這將是一篇很長很專業(yè)的文章，這涉及到我的專業(yè) ......

地理學(xué)的人掌握坐標(biāo)系和投影知識就應(yīng)該像計(jì)算機(jī)的人掌握計(jì)算機(jī)原理和操作系統(tǒng)原理一樣，但近幾年工作發(fā)現(xiàn)很少有人能說清楚這些皮毛。

此文將包含：地理坐標(biāo)系、投影方法、切片規(guī)則等內(nèi)容，內(nèi)容可能來自網(wǎng)絡(luò)、書籍和自己的總結(jié)理解，如果覺得有用請隨意取用，我不負(fù)版權(quán)責(zé)任，我也在學(xué)習(xí)中，寫錯(cuò)的地方歡迎討論指正。

常見問題點(diǎn)：

1.到底CGCS2000與WGS84的技術(shù)區(qū)別在哪里？

總體來講它們兩個(gè)幾乎一樣，都是以地球質(zhì)心為球心，赤道半徑一致，偏率一致，但是極半徑有細(xì)微差別。

2.高斯克呂格投影和WEB默卡托投影的技術(shù)區(qū)別又在哪里？

高斯克呂格是橫軸投影，是按3度帶或6度帶對地球進(jìn)行分片投影的，因?yàn)槭欠謪^(qū)域投影所以形變很小，一般只適合市域大小區(qū)域的投影；WEB墨卡托投影是正軸投影是全球整個(gè)進(jìn)行的投影，不用分帶，縣是把地球當(dāng)作一個(gè)正圓來投影的，投影出來的全球地圖是個(gè)正方形，雖然高緯度地區(qū)會(huì)有形變（85度以上直接舍棄了），但整體上基本保持了經(jīng)緯度同比例放大，所以只是物體放大了而實(shí)際相對的長寬并沒有變化。

3.它們對應(yīng)到現(xiàn)在的信息化技術(shù)，又在哪些實(shí)現(xiàn)方案上有什么不同？

所謂現(xiàn)代信息技術(shù)大概就是指把它放到網(wǎng)頁上來，網(wǎng)頁上現(xiàn)在采用的主流是Web墨卡托，其次以經(jīng)緯度直投為輔助。高斯克呂格投影的網(wǎng)頁地圖還沒看見過，所以在實(shí)現(xiàn)方案上無法做出什么比較。

4.CGCS2000與WGS84，高斯克呂格投影和WEB默卡托投影它們?nèi)绾螐募夹g(shù)上進(jìn)行變換？

CGCS2000與WGS84之間的變換有網(wǎng)友提供的計(jì)算公式，不過因?yàn)椴町悓?shí)在太小，變不變都無所謂。

高斯克呂格投影和WEB默卡托投影沒有變換的必要。

5.坐標(biāo)轉(zhuǎn)換涉及到的七參數(shù)法、四參數(shù)法到底是怎樣操作的？

七參數(shù)是針對三維空間，四參數(shù)是針對二維空間

兩個(gè)不同的三維空間直角坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換時(shí)，通常使用七參數(shù)模型（數(shù)學(xué)方程組），在該模型中有七個(gè)未知參數(shù)，即：

（1）三個(gè)坐標(biāo)平移量（△X，△Y，△Z），即兩個(gè)空間坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)之間坐標(biāo)差值；

（2）三個(gè)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)角度（△α，△β，△γ），通過按順序旋轉(zhuǎn)三個(gè)坐標(biāo)軸指定角度，可以使兩個(gè)空間直角坐標(biāo)系的XYZ軸重合在一起。

（3）尺度因子K，即兩個(gè)空間坐標(biāo)系內(nèi)的同一段直線的長度比值，實(shí)現(xiàn)尺度的比例轉(zhuǎn)換。通常K值幾乎等于1。

以上七個(gè)參數(shù)通常稱為七參數(shù)。運(yùn)用七參數(shù)進(jìn)行的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換稱為七參數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

在轉(zhuǎn)換范圍較小的小范圍內(nèi)不同的平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換通常采用二維四參數(shù)模型轉(zhuǎn)換，四個(gè)參數(shù)分別為：

X：x方向平移量

Y：y方向平移量

α：旋轉(zhuǎn)參數(shù)，單位為弧度

m：尺度參數(shù)，無單位

6.i3s規(guī)范是什么？

i3s是一種用樹結(jié)構(gòu)來組織大體積量三維數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)，與位圖界的jpg格式一樣，只不過i3s是“標(biāo)準(zhǔn)”，具體實(shí)現(xiàn)的文件格式另有一說。

i3s采用json文件來描述數(shù)據(jù)，采用二進(jìn)制文件（格式為.bin）來存儲(chǔ)三維地理數(shù)據(jù)。

i3s是OGC規(guī)范，目前OGC版本是1.0，但是在Esri維護(hù)的社區(qū)項(xiàng)目中，i3s已經(jīng)演進(jìn)到1.7了?？梢哉f是“一般”與“特殊”的區(qū)別。

OGC標(biāo)準(zhǔn)一旦制定就不應(yīng)該頻繁更改，但是社區(qū)維護(hù)版本可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，基于OGC標(biāo)準(zhǔn)做結(jié)構(gòu)優(yōu)化等。

i3s標(biāo)準(zhǔn)將三維地理數(shù)據(jù)切分，用“節(jié)點(diǎn)”的概念組織起來，然后這些節(jié)點(diǎn)被有序地寫在“節(jié)點(diǎn)頁”中，即以樹形結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

i3s將三維地理數(shù)據(jù)組織起來后，可以放在服務(wù)器上通過REST接口訪問。

i3s目前由slpk格式的文件實(shí)現(xiàn)（主要是ArcGIS使用）。

7.3Dtile是什么？

3dtiles/gltf/s3m與i3s一樣是三維的標(biāo)準(zhǔn)。

3dtile主要是cesium在支持。

gltf是一種很輕量的格式，是three.js推薦的三維格式。

8.UTM是什么？

指通用橫軸墨卡托投影。它與WEB墨卡托和高斯克呂格的不同看后面的投影部分就明白了。

9.3度帶和6度帶詳解？

以格林威治為第一條中央經(jīng)線，將地球以經(jīng)線方向按3度和6度將地球均分為120份和60份的分帶方式，每個(gè)分帶中以中央經(jīng)線為中心進(jìn)行獨(dú)立的投影。

10.采用2000國家大地坐標(biāo)系后投影方式有無改變？

2000國家大地坐標(biāo)系平面坐標(biāo)投影仍采用高斯-克呂格投影。海圖仍采用橫軸墨卡托投影（UTM）。

11.“國家天文大地網(wǎng)”是什么？

天文大地網(wǎng)（astrogeodetic network）。如果在大地網(wǎng)中每隔一定距離選取若干大地點(diǎn)測定天文經(jīng)緯度和天文方位角，作為網(wǎng)的起算和校核數(shù)據(jù)，并用以計(jì)算天文大地垂線偏差，這種天文測量和三角測量（或?qū)Ь€測量）方法建立的水平控制網(wǎng)稱為“天文大地網(wǎng)”。

我國在全國范圍內(nèi)首先建立起的一等天文大地網(wǎng)，其基本圖形為沿經(jīng)線和緯線方向布設(shè)、長度約200km的三角形鎖段所組成的方格形的控制網(wǎng)。

12.大地原點(diǎn)與坐標(biāo)系原點(diǎn)的區(qū)別是什么？

大地原點(diǎn)一般選在特定范圍的中心位置，其坐標(biāo)通過各種方法綜合確定。如1980西安坐標(biāo)系以我國范圍內(nèi)高程異常平方和最小為條件，采用多點(diǎn)定位的結(jié)果確定橢球定位和定向；并由此推算大地原點(diǎn)在此坐標(biāo)系的坐標(biāo)作為起算數(shù)據(jù)，推算其他各點(diǎn)的坐標(biāo)。1980西安坐標(biāo)系的大地原點(diǎn)設(shè)在我國中部地區(qū)，可使推算坐標(biāo)的精度比較均勻。因此大地原點(diǎn)坐標(biāo)絕不是（0，0，0），而是與大地原點(diǎn)在橢球上所處具體位置密切相關(guān)的（B,L,H）。按多點(diǎn)定位解得的大地原點(diǎn)的垂線偏差和高程異常值分別為：

ξ =-1.9，η=-1.6，ζ=-14.0m

坐標(biāo)系的原點(diǎn)為坐標(biāo)系的各點(diǎn)位置的參照點(diǎn)，一般定義為（0，0，0）

13.坐標(biāo)系還有個(gè)“歷元”的概念？

歷元，在天文學(xué)是一些天文變數(shù)作為參考的時(shí)刻點(diǎn)，例如天球座標(biāo)或天體的橢圓軌道要素，因?yàn)檫@些會(huì)受到攝動(dòng)而隨著時(shí)間變化。這些會(huì)隨著時(shí)間變動(dòng)的天文變量可能包括天體的平黃經(jīng)或平近點(diǎn)角、軌道相對于參考平面的交點(diǎn)、軌道近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)或拱點(diǎn)的方向、其軌道半長軸的大小等等。歷元按用途不同主要分為3種：

（1）星表（星圖）歷元

由于歲差和章動(dòng)以及自行的影響，各種天體的天球坐標(biāo)都隨時(shí)變化。因此，星表（星圖）所列的各種天體的天球坐標(biāo)，都只能對應(yīng)于某一特定時(shí)刻，所以需要注明屬于某一歷元，如1950.0、1975.0等，這種歷元稱為星表（星圖）歷元。在使用星表（星圖）時(shí)，可以利用歲差、章動(dòng)和自行的資料，將種種天體對應(yīng)于星表（星圖）歷元的天球坐標(biāo)換算為使用時(shí)刻的天球坐標(biāo)。

（2）觀測歷元

為了比較不同時(shí)刻的觀測結(jié)果，需要注明觀測資料所對應(yīng)的觀測時(shí)刻，這種時(shí)刻稱為觀測歷元。

（3）時(shí)間計(jì)量的初始?xì)v元

在時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)中，除了確定時(shí)間單位外，還要確定時(shí)間計(jì)量的起點(diǎn)，這種起點(diǎn)稱為時(shí)間計(jì)量的初始?xì)v元。

現(xiàn)在ITRF框架中使用的標(biāo)準(zhǔn)歷元是J2000.0，即TT為2000年1月1日12:00。前綴“J”，代表這是一個(gè)儒略歷元。在使用2000.0前的標(biāo)準(zhǔn)歷元是B1950.0，前綴“B”代表這是一個(gè)貝塞爾歷元。貝塞爾歷元在1984年前使用，現(xiàn)在使用的是儒略歷元。

14.“2000國家大地控制網(wǎng)”是什么？

2000國家大地控制網(wǎng)點(diǎn)是2000國家大地坐標(biāo)系的框架點(diǎn)，是2000國家大地坐標(biāo)系的具體實(shí)現(xiàn)。除了包括2000國家GPS大地控制網(wǎng)外，還包括在2000國家GPS大地控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上完成的天文大地網(wǎng)聯(lián)合平差獲得的在ITRF97框架下的近5萬個(gè)一、二等天文大地網(wǎng)點(diǎn)，同時(shí)也將包括在ITRF97框架下平差后獲得的近10萬個(gè)三、四等天文大地網(wǎng)點(diǎn)。

按精度不同可劃分為以下3個(gè)層次：

（1）2000國家GPS大地控制網(wǎng)中的連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站，其坐標(biāo)精度為毫米級。

（2）國家測繪局GPS A、B級網(wǎng)，總參測繪局GPS一、二級網(wǎng)以及由中國地震局、總參測繪局、中國科學(xué)院、國家測繪局共建的中國地殼運(yùn)動(dòng)觀測網(wǎng)，還有其他地殼形變GPS監(jiān)測網(wǎng)等中除了CORS站以外的所有站。2000國家GPS大地控制網(wǎng)提供的地心坐標(biāo)的精度平均優(yōu)于+-3cm。

（3）2000國家大地坐標(biāo)系下的一、二、三、四等天文大地網(wǎng)點(diǎn)。

國家測繪局和總參測繪局分別完成的我國天文大地網(wǎng)與2000國家GPS大地控制網(wǎng)的觀測數(shù)據(jù)聯(lián)合處理，獲得的我國48919個(gè)一、二GPS站，21個(gè)VLBI站和11個(gè)SLR站，其中有中國的拉薩和上海的SLR站。

15.“參考系與參考框架間的關(guān)系”是什么？

參考框架是坐標(biāo)參考系的實(shí)現(xiàn)。參考系定義明確且嚴(yán)密，抽象難把握。需通過一些具體直觀的點(diǎn)來描述或反映某一特定的坐標(biāo)參考系，這些滿足特定坐標(biāo)參考系的點(diǎn)就是人們通常所說的坐標(biāo)參考框架。一般而言，只要涉及與空間位置有關(guān)的問題，就會(huì)涉及參考系；而涉及參考系必將會(huì)涉及坐標(biāo)參考系框架。

16.“2000國家GPS大地控制網(wǎng)”是什么？

2000國家GPS大地控制網(wǎng)由國家測繪局布設(shè)的A、B級網(wǎng)，聯(lián)合總參測繪局布設(shè)的GPS一、二級網(wǎng)以及由中國地震局、總參測繪局、中國科學(xué)院、國家測繪局共建的中國地殼運(yùn)動(dòng)觀測網(wǎng)，還有其他地殼形變GPS監(jiān)測網(wǎng)等。所有參加三網(wǎng)平差的上述GPS網(wǎng)點(diǎn)，經(jīng)過篩選和相鄰點(diǎn)合并，最近選取了國內(nèi)2542個(gè)GPS點(diǎn)（其中CORS站25個(gè)—）參加了2000國家GPS大地控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理，通過聯(lián)合數(shù)據(jù)處理將框架點(diǎn)坐標(biāo)統(tǒng)一歸算到一個(gè)坐標(biāo)參考框架（參考框架為ITRF97，參考?xì)v元為2000.0）下，處理后網(wǎng)點(diǎn)相對精度優(yōu)于10^-7以上，2000國家GPS大地控制網(wǎng)提供的地心坐標(biāo)的精度平均優(yōu)于+-3cm。可滿足現(xiàn)代測量技術(shù)對地心坐標(biāo)的需求，同時(shí)為建立我國新一代的地心坐標(biāo)系統(tǒng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

17.有“經(jīng)緯度投影”這個(gè)說法么？如果沒有，那ArcGIS里面看地理坐標(biāo)的數(shù)據(jù)的時(shí)候是怎樣處理的？

經(jīng)緯度表示的是地理坐標(biāo)系（單位是度），不是投影坐標(biāo)系（單位是米），兩者放一起明顯不妥。

但事實(shí)上有“經(jīng)緯度直投”這個(gè)說法，ArcGIS在不指定投影坐標(biāo)系的時(shí)候會(huì)默認(rèn)使用經(jīng)緯度直投，現(xiàn)在的天地圖也可以切換為經(jīng)緯度直投的方式。

18.有哪些坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)？比如3857、900913實(shí)際是同一個(gè)東西在不同標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)里面的不同名字

常見的有EPSG、ESRI、OSGeo。

19.大地坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系有何不同？

大地坐標(biāo)系和地理坐標(biāo)系都是經(jīng)緯度表示的坐標(biāo)系，本身并不包含投影信息，很多時(shí)候，這兩種說法都是相同的。

20.為什么會(huì)形成城市坐標(biāo)系統(tǒng)？

城市坐標(biāo)系統(tǒng)是指某些不適宜采用國家坐標(biāo)系統(tǒng)的城市（如果采用國家標(biāo)準(zhǔn)分帶，將會(huì)導(dǎo)致地面點(diǎn)的高斯投影變形超過國家相關(guān)測量規(guī)范規(guī)定的極限值），根據(jù)實(shí)際情況采用并報(bào)國家測繪管理部門批準(zhǔn)的任意帶高斯投影平面直角坐標(biāo)系。

譬如，某城市采用的是中央子午線117°高斯投影平面直角坐標(biāo)系，它就屬于國家坐標(biāo)系統(tǒng)；而另一個(gè)城市采用的是中央子午線116°20′高斯投影平面直角坐標(biāo)系，它就屬于城市坐標(biāo)系統(tǒng)

21.什么是本初子午線？什么是經(jīng)線？

位于兩極點(diǎn)中間的緯線稱為赤道。它定義的是零緯度線。零經(jīng)度線稱為本初子午線。對于絕大多數(shù)地理坐標(biāo)系，本初子午線是指通過英國格林尼治的經(jīng)線。其他國家/地區(qū)使用通過伯爾尼、波哥大和巴黎的經(jīng)線作為本初子午線。經(jīng)緯網(wǎng)的原點(diǎn) (0,0) 定義在赤道和本初子午線的交點(diǎn)處。這樣，地球就被分為了四個(gè)地理象限，它們均基于與原點(diǎn)所成的羅盤方位角。南和北分別位于赤道的下方和上方，而西和東分別位于本初子午線的左側(cè)和右側(cè)。

22.常說的WKID即Well Known ID都是什么？

WKID即Well Known ID，眾所周知的ID號的意思。

WKT即Well-Known Text，都出自O(shè)GC。

EPSG是管理這些ID號的一個(gè)組織，網(wǎng)站是 epsg.io

投影面是（橢）圓柱面的投影均叫“墨卡托投影”

23.常說的kml(kmz)/gml/gpx都是些什么？

三種都是XML的一種擴(kuò)展，kmz是kml的壓縮文件，kml是早期Google Earth的數(shù)據(jù)格式，現(xiàn)在是OGC的一種數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，gml也是OGC的一種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)規(guī)范。gpx是gps衛(wèi)星信息的記錄文件。

24.ArcGIS Server發(fā)布的MapServer為什么會(huì)有子圖層，ImageServer（影像服務(wù)）沒有?

幾種常用坐標(biāo)系的橢球體對比

25.比例尺怎么計(jì)算？是不是投影后的地圖計(jì)算比例尺都是不準(zhǔn)確的？

比例尺是指圖片一厘米代表實(shí)際多長距離。由于投影后兩極形變比較大，所以比例尺原則上是不準(zhǔn)確的。

26.各種地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為投影坐標(biāo)系時(shí)的函數(shù)應(yīng)該各是什么樣？

不同的投影公式各有不同，尤其高斯克呂格投影公式超級復(fù)雜，由于公式太多不好編輯，所以直接參考別人寫好的吧。

常用地圖投影轉(zhuǎn)換公式

27.國家現(xiàn)在要求所有的地理數(shù)據(jù)必須為CGCS2000那我們還能用WEB墨卡托投影么？

完全可以。CGCS2000是屬于地理坐標(biāo)系，并不指投影坐標(biāo)。國家從來沒有強(qiáng)制規(guī)定要用什么樣的投影方法，雖然我們都知道我國多數(shù)據(jù)情況下是使用高斯克呂格投影，但并不代表必須要在網(wǎng)頁地圖上使用高斯克呂格投影。

據(jù)我所知現(xiàn)在網(wǎng)頁地圖上幾乎沒有看到誰用的高斯克呂格投影，都是用的WEB墨卡托投影或者經(jīng)緯度直投，而且天地圖也是使用WEB墨卡托投影方式。所以實(shí)際使用過程中，只要源數(shù)據(jù)是地理坐標(biāo)系，投影坐標(biāo)使用WEB墨卡托應(yīng)該也無妨。

28.天文坐標(biāo)和大地坐標(biāo)是什么玩意兒？

地面點(diǎn)在球面上的位置用經(jīng)緯度表示時(shí)，稱為地理坐標(biāo)。地理坐標(biāo)按坐標(biāo)所依據(jù)的基準(zhǔn)線、基準(zhǔn)面及求坐標(biāo)方法的不同，可分為天文坐標(biāo)和大地坐標(biāo)兩種。

天文坐標(biāo)又稱天文地理坐標(biāo)，是用天文經(jīng)度和天文緯度表示地面點(diǎn)在大地水準(zhǔn)面上的位置。

大地坐標(biāo)又稱大地地理坐標(biāo)，用大地經(jīng)度和大地緯度表示地面點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)橢球面上的位置。

天文經(jīng)緯度是用天文測量方法測定的。大地經(jīng)緯度是根據(jù)一個(gè)起始的大地點(diǎn)（大地原點(diǎn)，這點(diǎn)的大地經(jīng)、緯度與天文經(jīng)度一致）的大地坐標(biāo)，按大地測量所得的數(shù)據(jù)推算而得的?，F(xiàn)在我國以永樂鎮(zhèn)的大地原點(diǎn)為起算點(diǎn)，由此建立新的統(tǒng)一坐標(biāo)系，稱為1980年國家大地坐標(biāo)系。在國家各等級平面控制測量中，實(shí)際測定和應(yīng)用的是大地坐標(biāo)。

地理坐標(biāo)系

1.CGCS2000（2000國家大地坐標(biāo)系，wkid=4490）

2000國家大地坐標(biāo)系的原點(diǎn)為包括海洋和大氣的整個(gè)地球的質(zhì)量中心。2000國家大地坐標(biāo)系的Z軸由原點(diǎn)指向歷元2000.0的地球參考極的方向，該歷元的指向由國際時(shí)間局給定的歷元為1984.0作為初始指向來推算，定向的時(shí)間演化保證相對于地殼不產(chǎn)生殘余的全球也旋轉(zhuǎn)；X軸由原點(diǎn)指向格林尼治參考子午線與地球赤道面（歷元2000.0）的交點(diǎn)；Y軸與Z軸、X軸構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系。2000國家大地坐標(biāo)系的尺度為在引力相對論意義下的局部地球框架下的尺度。

2000國家大地坐標(biāo)系采用的地球橢球參數(shù)數(shù)值為：

長半軸 α=6378137m

扁率 f=1/298.257222101

地心引力常數(shù) GM=3.986004418X10^14m^3s^-2

自轉(zhuǎn)角速度 ω= 7.292115x10^-5rad/s

2.WGS84（1984年世界大地坐標(biāo)系統(tǒng)，wkid=4326）

WGS-84坐標(biāo)系（World Geodetic System一1984 Coordinate System）

一種國際上采用的地心坐標(biāo)系，稱為1984年世界大地坐標(biāo)系統(tǒng)。WGS-84橢球采用國際大地測量與地球物理聯(lián)合會(huì)第17屆大會(huì)測量常數(shù)推薦值，采用的兩個(gè)常用基本幾何參數(shù)。

WGS-84是修正NSWC9Z-2參考系的原點(diǎn)和尺度變化，并旋轉(zhuǎn)其參考子午面與BIH定義的零度子午面一致而得到的一個(gè)新參考系，WGS-84坐標(biāo)系的原點(diǎn)在地球質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)定地球極（CTP）方向，X軸指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交點(diǎn)，Y軸和Z、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。它是一個(gè)地固（地心固連）坐標(biāo)系。

長半徑：a=6378137±2（m）；

地球引力和地球質(zhì)量的乘積：GM=3986005×108m3s-2±0.6×108m3s-2；

正?；A帶諧系數(shù)：C20=-484.16685×10-6±1.3×10-9；

地球重力場二階帶球諧系數(shù)：J2=108263×10-8；

地球自轉(zhuǎn)角速度：ω=7292115×10-11rads-1±0.150×10-11rads-1；

扁率f=0.003352810664

GPS廣播星歷是以WGS-84坐標(biāo)系為根據(jù)的

3.西安80（wkid=4610）

西安80坐標(biāo)系是指1980年西安坐標(biāo)系，又簡稱西安大地原點(diǎn)。1978年4月在西安召開全國天文大地網(wǎng)平差會(huì)議上建立。

1980年國家大地坐標(biāo)系采用地球橢球基本參數(shù)為1975年國際大地測量與地球物理聯(lián)合會(huì)第十六屆大會(huì)推薦的數(shù)據(jù)。該坐標(biāo)系的大地原點(diǎn)設(shè)在我國中部的陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)，位于西安市西北方向約60公里，故稱1980年西安坐標(biāo)系，又簡稱西安大地原點(diǎn)?；鶞?zhǔn)面采用青島大港驗(yàn)潮站1952－1979年確定的黃海平均海水面（即1985國家高程基準(zhǔn)）。

我國在積累了30年測繪資料的基礎(chǔ)上，采用1975年第16屆國際大地測量及地球物理聯(lián)合會(huì)IUGG/IAG)推薦的新的橢球體參數(shù)(長半徑、地心引力常數(shù)、自轉(zhuǎn)角速度等數(shù)據(jù))，橢球短軸平行于由地球質(zhì)心指向1968．0地極原點(diǎn)的方向，首子午面平行于格林尼治平均天文臺(tái)的子午面。以陜西省西安市以北涇陽縣永樂鎮(zhèn)某點(diǎn)為國家大地坐標(biāo)原點(diǎn)，通過全國天文大地網(wǎng)整體平差建立了全國統(tǒng)一的大地坐標(biāo)系，即1980年國家大地坐標(biāo)系，簡稱1980年西安原點(diǎn)或西安80坐標(biāo)系。

西安80是為了進(jìn)行全國天文大地網(wǎng)整體平差而建立的。根據(jù)橢球定位的基本原理，在建立西安80坐標(biāo)系時(shí)有以下先決條件：

（1）大地原點(diǎn)在我國中部，具體地點(diǎn)是陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)；

（2）西安80坐標(biāo)系是參心坐標(biāo)系，橢球短軸Z軸平行于地球質(zhì)心指向地極原點(diǎn)方向，大地起始子午面平行于格林尼治平均天文臺(tái)子午面；X軸在大地起始子午面內(nèi)與 Z軸垂直指向經(jīng)度 0方向；Y軸與 Z、X軸成右手坐標(biāo)系；

（3）橢球參數(shù)采用IUG 1975年大會(huì)推薦的參數(shù)，因而可得西安80橢球兩個(gè)最常用的幾何參數(shù)為：

長半軸a=6378140±5（m）

短半軸b=6356755.2882（m）

扁率α=1/298.257

第一偏心率平方 =0.00669438499959 第二偏心率平方=0.00673950181947

橢球定位時(shí)按我國范圍內(nèi)高程異常值平方和最小為原則求解參數(shù)。

（4）多點(diǎn)定位；

（5）基準(zhǔn)面采用青島大港驗(yàn)潮站1952－1979年確定的黃海平均海水面（即1985國家高程基準(zhǔn)）。

4.北京54（wkid=4214）

北京54坐標(biāo)系(BJZ54)是指北京54坐標(biāo)系為參心大地坐標(biāo)系，大地上的一點(diǎn)可用經(jīng)度L54、緯度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基橢球?yàn)榛A(chǔ)，經(jīng)局部平差后產(chǎn)生的坐標(biāo)系。1954年北京坐標(biāo)系可以認(rèn)為是前蘇聯(lián)1942年坐標(biāo)系的延伸。它的原點(diǎn)不在北京而是在前蘇聯(lián)的普爾科沃。

北京54坐標(biāo)系特點(diǎn)可歸結(jié)為：

a．屬參心大地坐標(biāo)系；

b．采用克拉索夫斯基橢球的兩個(gè)幾何參數(shù)；

c.大地原點(diǎn)在原蘇聯(lián)的普爾科沃；

d．采用多點(diǎn)定位法進(jìn)行橢球定位；

e．高程基準(zhǔn)為 1954年青島驗(yàn)潮站求出的黃海平均海水面；

f．高程異常以原蘇聯(lián) 1955年大地水準(zhǔn)面重新平差結(jié)果為起算數(shù)據(jù)。按我國天文水準(zhǔn)路線推算而得。

橢球坐標(biāo)參數(shù)如下：

長半軸a=6378245m；

短半軸=6356863.0188m；

扁率α=1/298.3；

第一偏心率平方 =0.006693421622。

5.GCJ02

GCJ-02是由中國國家測繪局（G表示Guojia國家，C表示Cehui測繪，J表示Ju局）制訂的地理信息系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)。

它是一種對經(jīng)緯度數(shù)據(jù)的加密算法，即加入隨機(jī)的偏差。

國內(nèi)出版的各種地圖系統(tǒng)（包括電子形式），必須至少采用GCJ-02對地理位置進(jìn)行首次加密。

高德地圖、騰訊地圖使用此坐標(biāo)系。

6.BD09

由百度定義的坐標(biāo)系，只有百度地圖使用此坐標(biāo)系。

在GCJ02坐標(biāo)系基礎(chǔ)上再次加密。其中BD09LL表示百度經(jīng)緯度坐標(biāo)，BD09MC表示百度墨卡托米制坐標(biāo)。

投影方法

投影是將球面數(shù)據(jù)放到平面上來看的一種方法，類似于一個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)。

1.Web默卡托投影

web墨卡托是將地球看成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圓球，在leaflet.js的投影定義里還有一個(gè)橢球的墨卡托投影。

Web墨卡托是2005年谷歌在谷歌地圖中首次使用的，當(dāng)時(shí)或更早的Web墨卡托使用者還是稱其為世界墨卡托 World Mercator - Spherical Mercator (unofficial deprecated ESRI)，代號 WKID 54004 （在 EPSG:54004 或 ESRI:54004 中，非官方）。

在2006年，OSGeo在提出的 Tile Map Service (TMS) 標(biāo)準(zhǔn)中使用代號 OSGEO:41001，WGS84 / Simple Mercator - Spherical Mercator (unofficial deprecated OSGEO / Tile Map Service)。

2007年8月6日 Christopher Schmidt （OpenLayers的重要貢獻(xiàn)者之一）在通過一次GIS討論中為了在OpenLayers中使用谷歌投影，提出給谷歌投影（Web墨卡托）使用一個(gè)統(tǒng)一的代號（已有如54004、41001之類的代號）900913（也形似 Google），并與同年9月11日在OpenLayers的OpenLayers/Layer/SphericalMercator.js中正式使用代號 900913。

在2008年5月EPSG在6.15版本中正式（可能是谷歌地圖取得了巨大成功）給谷歌地圖投影賦予 CRS 代號 EPSG:3785（Popular Visualisation CRS / Mercator），這也是Web墨卡托正式被EPSG組織承認(rèn)（由于Web墨卡托不是標(biāo)準(zhǔn)的地圖投影，之前一直沒有被EPSG沒有收錄）。

很快EPSG于2009年2月9號使用新代號 EPSG:3857 代替之前的 EPSG:3785，給谷歌地圖投影方法命名為“公共可視化偽墨卡托投影”（PVPM），投影運(yùn)算方法代號 1024。

至今，EPSG:3857（WGS 84 / Pseudo-Mercator）代號是web墨卡托的正式代號。

在GIS界，離不開 ESRI，Web墨卡托的代號在 ESRI 中也有幾個(gè)。最早在 ESRI 的軟件中給Web墨卡托投影的稱號為 102113（WGS 1984 Web Mercator），與 EPSG:3785 對應(yīng)；后來使用 102100（WGS 1984 Web Mercator Auxiliary Sphere），與 EPSG:3857 對應(yīng)。

在 ArcGIS 10.0 版本中，ESRI 正式使用 EPSG:3857 替換之前的 EPSG:102100。

總之，Web墨卡托現(xiàn)在的正式官方代號 EPSG:3857，同時(shí) 900913、3587、54004、41001、102113、102100 和 3785 等也是指Web墨卡托，雖然他們的具體定義會(huì)有一些差別，但他們在數(shù)學(xué)上是相等的。

Web墨卡托取得了巨大成功，如今主流的Web地圖幾乎都是使用的Web墨卡托，如國外的 Google Maps，OpenStreetMap，Bing Map，ArcGIS 和 Heremaps 等，國內(nèi)的百度地圖、高德地圖、騰訊地圖和天地圖等也是基于Web墨卡托（由于國內(nèi)政策的原因，國內(nèi)地圖會(huì)有加密要求，一般有兩種情況，一種是在 Web墨卡托的基礎(chǔ)上經(jīng)過國家標(biāo)準(zhǔn)加密的國標(biāo)02坐標(biāo)系，熟稱“火星坐標(biāo)系”；另一種是在國標(biāo)的02坐標(biāo)系下進(jìn)一步進(jìn)行加密，如百度地圖的BD09坐標(biāo)系）。

默卡托投影在地圖上直觀看起來就是一張正方形的地圖

在地圖上保持方向和角度的正確是墨卡托投影的優(yōu)點(diǎn)，墨卡托投影地圖常用作航海圖和航空圖，如果循著墨卡托投影圖上兩點(diǎn)間的直線航行，方向不變可以一直到達(dá)目的地，因此它對船艦在航行中定位、確定航向都具有有利條件，給航海者帶來很大方便。

Web墨卡托較接近與最原始的墨卡托，即正軸墨卡托（投影圓柱的軸心與地球自轉(zhuǎn)軸重合）。（而橫軸墨卡托的投影圓柱軸心垂直于地球自轉(zhuǎn)軸）

墨卡托投影

橫軸墨卡托投影（如高斯等）

2.UTM投影（通用橫軸墨卡托投影）

UTM投影全稱為“通用橫軸墨卡托投影”，英文名稱為Universal Transverse Mercator，該坐標(biāo)系是由美國軍方在1947提出的。雖然我們?nèi)匀粚⑵淇醋髋c“高斯－克呂格”相似的坐標(biāo)系統(tǒng)，但實(shí)際上UTM采用了網(wǎng)格的分帶（或分塊）。除在美國本土采用Clarke 1866橢球體以外，UTM在世界其他地方都采用WGS84。

UTM是由美國制定，因此起始分帶并不在本初子午線，而是在180度，因而所有美國本土都處于0－30帶內(nèi)。UTM投影采用6度分帶，從東經(jīng)180度（或西經(jīng)180度）開始，自西向東算起，因此1帶的中央經(jīng)線為-177（-180 -(-6)），而0度經(jīng)線為30帶和31帶的分界，這兩帶的分界分別是-3和3度。緯度采用8度分帶，從80S到84N共20個(gè)緯度帶（X帶多4度），分別用C到X的字母來表示。為了避免和數(shù)字混淆，I和O沒有采用。UTM的“false easting”值為500公里，而南半球UTM帶的“false northing”為10000公里。

UTM是一種等角橫軸割圓柱投影，圓柱割地球于南緯80度、北緯84度兩條等高圈，被許多國家用作地形圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，如中國采用的高斯-克呂格投影就是UTM投影的一種變形，很多遙感數(shù)據(jù)，如Landsat和Aster數(shù)據(jù)都應(yīng)用UTM投影發(fā)布的。

UTM投影將北緯84度和南緯80度之間的地球表面積按經(jīng)度6度劃分為南北縱帶(投影帶)。從180度經(jīng)線開始向東將這些投影帶編號，從1編至60(北京處于第50帶)。每個(gè)帶再劃分為緯差8度的四邊形。兩條標(biāo)準(zhǔn)緯線距中央經(jīng)線為180KM左右,中央經(jīng)線比例系數(shù)為0.9996，UTM北半球投影北偽偏移為零，南半球則為10000公里。

3.高斯-克呂格投影

與UTM類似，支持3度帶和6度帶兩種投影方式，通常只用于市級等面積較小的行政區(qū)域，3度帶共分為120帶，6度帶分為60帶，每一帶都以中央經(jīng)線為中心獨(dú)立投影，

4.經(jīng)緯度直投

在大范圍，目前好像很多項(xiàng)目都采用“經(jīng)緯度直投”，------天地圖也采用了。

現(xiàn)在天地圖默認(rèn)使用web默卡托投影，可切換為經(jīng)緯度直投模式。

“經(jīng)緯度等間隔直投”的特點(diǎn)是相同的經(jīng)緯度間隔在屏幕上的間距相等，程序員應(yīng)該比較喜歡，沒有復(fù)雜的坐標(biāo)變換。但是只是在低緯度地區(qū)長度、角度、面積、形狀變化比較小，越向高緯度，水平距離變長越大，很小的緯圈都變得和赤道一樣長。同時(shí)要素自身會(huì)變形，長方形會(huì)變成上寬下窄的倒梯形。

從技術(shù)上講經(jīng)緯度直投實(shí)現(xiàn)很簡單，即：我們已知地球赤道的周長，也知道任意點(diǎn)在地球某一緯度上時(shí)該緯線的周長，把赤道周長和緯線周長都從本初子午線對切成兩半，根據(jù)（緯度周長/赤道周長=緯線上某一點(diǎn)線長度/赤道上同一角度上線長度）的原理，可以推算出“赤道上同一角度上線長度”。簡單講就是緯線上的點(diǎn)應(yīng)該在赤道上哪個(gè)位置。

5.GCJ02經(jīng)緯度投影

GCJ-02是由中國國家測繪局（G表示Guojia國家，C表示Cehui測繪，J表示Ju局）制訂的地理信息系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)。

它其實(shí)就是對真實(shí)坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行人為的加偏處理，按照特殊的算法，將真實(shí)的坐標(biāo)加密成虛假的坐標(biāo)，而這個(gè)加偏并不是線性的加偏，所以各地的偏移情況都會(huì)有所不同。而加密后的坐標(biāo)也常被大家稱為“火星坐標(biāo)系統(tǒng)”。

該坐標(biāo)系的坐標(biāo)值為經(jīng)緯度格式，單位為度。

這里的GCJ02經(jīng)緯度投影，也就是在WGS84經(jīng)緯度的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行GCJ-02加偏。

6.GCJ02 Web 墨卡托投影

GCJ-02是由中國國家測繪局（G表示Guojia國家，C表示Cehui測繪，J表示Ju局）制訂的地理信息系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)。

該坐標(biāo)系的坐標(biāo)值為Web墨卡托格式，單位為米。

這里的GCJ02 Web 墨卡托，也就是在標(biāo)準(zhǔn)Web默卡托的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行GCJ-02加偏。

7.蘭伯特（Lambert）投影與阿爾伯斯（Albers）投影

此時(shí)的蘭伯特投影是切圓錐投影，當(dāng)然蘭伯特也可以是割圓錐投影（圖b）。

它類似于阿爾伯斯投影，不同之處在于其描繪形狀比描繪面積更準(zhǔn)確。

中國國家全幅地圖、美國國家平面坐標(biāo)系對所有具有較大東西范圍的區(qū)域均使用此投影。國際上用此投影編制1∶100萬地形圖和航空圖。

而阿爾伯斯投影常見于我國的省區(qū)投影，因?yàn)槊娣e更準(zhǔn)確。

阿爾伯斯投影是一種圓錐等面積投影。

切片規(guī)則

切片實(shí)際是采用金字塔結(jié)構(gòu)將大量的空間數(shù)據(jù)分片后傳輸回客戶端并在客戶端進(jìn)行重組，形成視覺上完整的地圖的技術(shù)方案。采用本技術(shù)方案通常會(huì)預(yù)切圖加快服務(wù)訪問效率，并且通過緩存減少服務(wù)器重復(fù)性的計(jì)算開銷。

要切片首先要建立一個(gè)網(wǎng)格，切片的時(shí)候按網(wǎng)格來切。不同縮放級別下網(wǎng)格數(shù)量不一致，但基本保持2的n次方的規(guī)則。

切片規(guī)則幾乎是一模一樣的，所以切片規(guī)則與服務(wù)類型是無關(guān)的，不管它是WFS還是MVT。

切片規(guī)則與投影坐標(biāo)系也沒任何關(guān)系，雖然切片前必定會(huì)先投影。

只要它的投影坐標(biāo)系一致且切片規(guī)則一致，那么它的切出來的瓦片就是一致的，點(diǎn)線面的位置都能對應(yīng)上。

在網(wǎng)頁端的投影主要有web墨卡托和經(jīng)緯度直投兩種模式，高斯克呂格投影和通用橫軸墨卡托投影幾乎沒見到過。

切片編號規(guī)則通常有谷歌XYZ的規(guī)則、TMS規(guī)則、QuadTree規(guī)則（微軟Bing地圖）、百度XYZ規(guī)則。

1.谷歌XYZ的規(guī)則

Z表示縮放層級，Z=zoom;XY原點(diǎn)在左上角，X從左向右，Y從上向下。

2.TMS規(guī)則

OSGeo制定的開源標(biāo)準(zhǔn)，Z的定義與谷歌相同；XY的原點(diǎn)在左下角，X從左向右，Y從下向上。

3.QuadTree規(guī)則（微軟Bing地圖）

微軟Bing地圖使用的編碼規(guī)范，Z的定義與谷歌相同，同一層級的瓦片不用XY兩個(gè)維度表示，而只用一個(gè)整數(shù)表示，該整數(shù)服從四叉樹編碼規(guī)則。