誰能用最通俗易懂的語言解釋清楚地理坐標系?

比如高斯克里格,墨卡托,西安80,北京54這些區別?


說到坐標系,就不得不提起坐標投影。地理坐標系和平面坐標系是兩大投影派別,地理坐標系可以理解為是描述球面的,而平面坐標系是描述坐標是如何從球面轉換到平面上的。當然在轉換過程中會造成面積、距離、角度等方面的誤差,所以不同的區域為了不同的目的就衍生出N多的平面坐標系統。給大家推薦一個好玩的網站World Map Creator 有對不同坐標投影效果的實時展現,效果很棒。我在知識星球【GISer入門】中有一篇文章專門有介紹。


0.發明地理坐標系的目的,是要用某種方式,簡潔地表達地球表面上的任意一點的位置。

1.地球是一個橢球體,而定義橢球體表面某一個位置的常用方法是用經緯度(地理坐標系);

2.然而地球又是個表面凸凹不平、長歪了的橢球體(像個土豆),那麼直接使用經緯度無法精確定位,必須先將其抽象、近似成一個標準的橢球模型;

3.那麼問題來了,怎麼抽象呢?不同人的應用需求不一樣,有的人想要全球整體最近似,有的人想要局部最近似(對全球近似良好的模型在中國可能誤差很大),因此一個通用的模型肯定不夠;

4.在不同需求的指引下,各種橢球模型應運而生,包括西安80、北京54、WGS84等,都是一種對橢球的定義。

5.至此,我們已經實現了用(抽象橢球+經緯度)的方式來對應真實地理位置了。

6.但是總拿一個橢球來說事不是很不方便嗎?很多時候還是需要用平面來表達橢球上的點。

7.一個橢球體又不可能直接展開到平面上而不變形。

8.那麼問題又來了,要用怎麼把一個球的表面拍扁到平面上呢?於是投影演算法就出現了:通過數學運算,將一個三維的位置(橢球上點,地理坐標系)映射到二維的平面上(投影坐標系)。

9.但是不同人的應用需求不同,有人想保持面積不變,有的人想要距離不變,有人想要角度不變,一種投影方式肯定不夠用了。

10.於是根據不同的需求產生了很多投影演算法。高斯克魯格、墨卡托都是投影演算法的一種。

11.至此,達到了用平面上的點(X,Y)表達真實地理位置的目的。可以愉快的製作地圖了。


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