GIS 基础 --- 坐标系

GIS 坐标系，简单说就是给地球上的每一个位置定一个唯一的“坐标地址”，让空间数据能叠在一起分析。它主要分为两大类：地理坐标系和投影坐标系。

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1. 地理坐标系（GCS）—— 球面上的经纬度

把地球看作一个球体（实际上是椭球），用经度（Longitude）和纬度（Latitude） 表示位置，单位是度（°）。

• 关键组成：大地基准面 + 参考椭球体
  不同的基准面会定义不同形状的椭球，以及椭球与真实地球的贴合方式。
• 常见地理坐标系：
  • WGS 84（EPSG:4326）：GPS 使用的全球坐标系，最通用。
  • CGCS 2000（EPSG:4490）：中国现行法定大地坐标系，与 WGS84 非常接近，适合国内项目。
  • 北京54、西安80：我国过去的参心坐标系，现已逐步被 CGCS2000 取代，但仍有很多存量数据。

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2. 投影坐标系（PCS）—— 平面上的 X/Y

把球面“展开”成平面地图，用X（东向）、Y（北向） 表示，单位是米。所有平面地图都是经过投影的，都会有不同程度的变形（面积、角度、距离）。

• 常见投影坐标系：
  • Web Mercator（EPSG:3857）：谷歌地图、高德、百度等绝大多数网络地图使用。会将两极严重放大，但导航计算很方便。
  • UTM（通用横轴墨卡托）：全球分60带，适合中大比例尺测量。
  • 高斯-克吕格投影：中国地形图和大比例尺工程测量标准投影，按3度带或6度带分带，配合 CGCS2000 使用。

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3. 中国最常用的组合

• 定位与导航：WGS84 / CGCS2000 地理坐标。
• 互联网地图：WGS84 地理坐标 + Web Mercator 投影（即 EPSG:3857）。
• 测绘、工程、规划：CGCS2000 地理坐标 + 高斯-克吕格 3° 带投影（如 EPSG:4547 等，具体带号对应中央经线）。

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4. 为什么坐标系总出问题？—— 「偏移」与转换

同一个地点，在不同坐标系下“经纬度值”是不同的。如果坐标系设置错误，数据就会整体偏移几十到几百米。
不同坐标系之间必须通过坐标转换参数（如七参数、四参数）才能准确互转。比如把老旧的北京54数据转到CGCS2000，就需要可靠的转换参数。

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