ArcGIS学习（四）坐标系

大家平时在处理数据的时候肯定经常遇到坐标系相关的问题。最常见的就是同一个地区的两个数据，导入ArcGIS内却对不上；也肯定听到过坐标系相关的一些词语，比如地理坐标系投影坐标系、投影、WGS1984坐标、CGCS2000坐标系、火星坐标系、百度坐标系等。

1.坐标系的基础知识

1.1 地理坐标系

坐标系统是GIS数据重要的数学基础，用于表示地理要素、图像和观测结果的参照系统。坐标系统的定义能够保证地理数据在ArcGIS中正确的显示其位置、方向和距离，缺少坐标系统的GIS数据是不完善的！
从整体上说，ArcGIS中的坐标系分两种：

• 地理坐标系（Geographic Coordinate System，GCS）
• 投影坐标系（Projection Coordinate System，PCS）首先，先看一下地理坐标系。

地理坐标系是使用三维球面来定义地球表面位置，以实现通过经纬度对地球表面点位引用的坐标系。

想要理解地理坐标系，首先给大家带来一个背景知识一地球的三级逼近地球的形状并不是规则的球体，有山地、丘陵等地形，地球的真实形状其实是一个近似梨形的不规则物。要使用数学法则来描述它，就必须找到一个相对规则的数学面。这就需要构造模型来一步步逼近地球表面，直到可以比较准确地代表地球表面，这是地球三级逼近概念的出发点。

首先，先来看看第一级逼近一-大地水准面。
我们知道，地球表面起伏不平，且70%左右被海水覆盖，要进行一些数学计算会很不方便。所以一开始，人们就提出一个假想：海水处于静止状态，并且海水从海平面延伸到所有大陆下部，覆盖整个地球，这样形成了一个连续封闭的曲面。这个曲面就叫做水准面；但是海水的深度可没有确定，你想想海岸的水位是不是也处于持续的变化中，所以水准面可高可低，人们把能与平均海水面吻合的那个水准面，叫做大地水准面。大地水准面是地球表面的第一级逼近。

然后，我们来看看第二级逼近一一地球椭球体。有了大地水准面可以代表地球表面来用作计算了吗？还不能。还需要考虑一个问题，那就是地球各处的引力不同。引カ不同带来的结果就是全球的海平面并不处于同一海拔，而是有的地方海平面高，有的地方的海平面低。这些微小的差距肉眼难以观测出来，可能隔了好几千米才会相差几厘米，但从全球角度来看，全球海平面海拔最高处和海拔最低处相差近100米。所以，对于大地水准面，在局部可能看起来是个球面，但是整体却不是。

显然，用大地水准面来进行数学计算是不合适的，至少在数学家眼中，认为这不可靠。因此，为了方便计算，人们引入了地球椭球体。它在形体上和大地水准面非常接近，它是一个规则的曲面，是测量和制图的基础。地球椭球体是用长半轴、短半轴和扁率来表示的。它是地球的第二级逼近。

但是因为在不同的年代，用不同的方法，以及测定地区不同出