空间数据那些事：投影、坐标系，一文让你轻松搞懂

城市洪涝建模对城市规划和防洪减灾至关重要。城市地形复杂空间数据采用多种坐标系如国家大地、WGS-84、地方独立等。这些系统在参数、投影和基准面上存在差异处理不当会影响模型准确性。本文将比较分析这些坐标系并探讨转换方法从定义特点出发结合案例详细说明转换步骤和注意事项帮助读者理解差异并掌握转换技巧提高建模精度和效率。01.坐标系统的定义坐标系分为地理坐标系和投影坐标系。地理坐标系 (Geographic Coordinate System)地理坐标系其实是用了一个规则的球面来代表地球表面。在球面上画一张经纬网球面上的一点就有了它的经纬度这也就是地球上每一点的坐标。因此地理坐标系中的坐标是以经纬度来表示的。投影坐标系 (Projected Coordinate System)生活中用到的地图是平面的在实际施工中施工图纸也是平面的但我们的地理坐标系是球面坐标怎么将球面上的坐标转移在张平面的纸上呢?这就引入了投影的概念。将球面坐标转化为平面坐标的过程称为投影。因此投影坐标系的实质是平面坐标系统坐标单位通常为米。投影坐标系地理坐标系投影方式了解投影与地理坐标系的关系至关重要因为GIS中的许多操作都依赖于坐标系统。投影坐标系用于定量计算而地理坐标系以经纬度表示。ArcGIS的动态投影功能可能导致界面显示的坐标与实际数据坐标不一致。简而言之区分两者可依据数据单位经纬度为地理坐标系米为投影坐标系。至于我们现在使用的投影方式如高斯-克吕格投影、Lambert投影、Mercator投影这得感谢历史上各位聪明人。当然投影方式是人们自己创造的如果有需要、有能力也可以自己创造一个投影方式来使用。02.高斯-克吕格投影 我国常用我国大中比例尺地图多采用高斯-克吕格投影。城建项目一般都采用这个投影。投影后建立的高斯平面坐标系指的是以中央子午线与赤道的交点作为坐标原点以中央子午线的投影为纵坐标轴X规定X轴向北为正以赤道的投影为横坐标轴YY轴向东为正形成的坐标系。数学上的坐标系X代表横坐标Y代表纵坐标。可以发现高斯平面坐标系中的X、Y和数学坐标系中的X、Y是颠倒过来的。投影会造成一定变形。为了控制投影后的长度变形通常是按6度和3度分带投影度指的是经度。有一些工程项目也有按照15度分带投影的或者是其他度数分带的。具体分带法是 6度 分带从本初子午线开始按 经差6度 为一个投影带自西向东划分全球共分 60 个投影 带带号分别为1-603度 投影带是从东经1度30秒经线开始按 经差3度 为一个投影带自西向东划分全球共分 120个投影带地球分东西半球所以按6度分带一个半球有30个投影带;按3度分带一个半球有60个投影带。我国经度范围西起73°东至135°横跨 11个六度带13带到23带3度带 数量多一倍 从24带到45带。要注意的是同一个带的投影坐标系分加带号和不加带号两种。03.典型案例下面通过一个实例来看怎么为一个数据选择正确的投影坐标系更加深入认识投影坐标系。假设这个矢量数据(范围在中国)已知坐标系是CGCS2000已知一连串的坐标此处X、Y已颠倒过:(41569821,4590855)(x,y) 单位为米。由于坐标单位为米(平面坐标)这个数据的坐标系肯定是一个投影坐标系。下一步判断用的是三度分带还是六度分带以及属于的投影带。根据横坐标(有8位数字前两位一定是带号)可以知道这个数据位于41带上由于我国横跨的三度带为24到45带横跨的六度带为13到23带因此可以判断这个数据的坐标系是CGCS2000三度分带下的41带投影。如果坐标没有带号则根据该数据的经纬度范围来确定是哪个投影带。在ArcGIS中使用定义投影工具为该数据定义正确的投影坐标系。同时我们需要知道投影坐标系名称的含义才能准确地选择我们想要的那个坐标系。比如CGCS2000坐标系中有 CGCS20003degreeGKCM123E —— 三度分带下的41带投影(横坐标没有带号)CGCS20003degreeGKZone_41 —— 三度分带下的41带投影(横坐标有带号)CGCS2000GKCM_123E —— 六度分带下的21带投影(横坐标没有带号)CGCS2000GKZone_21 —— 六度分带下的21带投影(横坐标有带号)前两者带有3°的就是三度分带下的投影后两个则是六度分带下投影。123E表示中央经线 的经度是123°并且横坐标没有带号。另外两个则是坐标加带号的投影坐标系。