gis中使用兩種型別的座標系統：地理座標系統和投影座標系統。每個投影座標系統都基於乙個地理座標系統和一種地圖投影。
每個投影座標系統都基於乙個地理座標系統和一種地圖投影。
地理座標系統就是用數學公式模擬地球實體的形狀，投影座標系統是根據某個地理座標系他的公式展開成的平面。
地理座標系統
地理座標系(geographic coordinate system，簡稱gcs)用來描述地球表面三維地物位置，地物的具體位置由它的經緯度座標確定。乙個地理座標系統包括對經緯度座標單位，本初子午線以及乙個基於乙個橢球體的大地參照系的定義。
經緯線一般用度來表示(必要時也用度分秒表示)，經緯度是從地心到地球表面相應的位置的角度的大小表示的。在球形系統中，水平的平行線表示東西方向也稱為緯線，垂直的平行線表示南北方向稱為經線，這些包圍著地球的網格稱為經緯格網。兩極之間的處於中間位置的水平軸稱為赤道，也是零度緯線。豎直軸的零度經線也叫做本初子午線。在大部分座標系統中的本初子午線是指經過英國倫敦格林威治的經線，其他一些國家所用的本初子午線有：bem, bogota, paris 等。以本初子午線與赤道的相交點作為起點(0，0)。由此地球被劃分為四個象限，本初子午線左右兩邊為東西半球，赤道上下兩邊為南北半球。
地球橢球體
人們通常用球體或橢球體來描述地球的形狀和大小，有時為了計算方便，可以將地球看作乙個球體，但更多的時候是把它看作橢球體。一般情況下在地圖比例尺小於1:1,000,000 時，假設地球形狀為一球體，因為在這種比例尺下球體和橢球體的差別幾乎無法分辨；而在1:1,000,000甚至更高精度要求的大比例尺時，則需用橢球體逼近地球。橢球體是以橢圓為基礎的，所以用兩個軸來表述地球球體的大小，即長軸(赤道半徑)和短軸(極地半徑)。通常情況下，人們習慣用地球的長軸和地球的扁率來描述地球橢球體。地球的扁率描述地球的圓扁程度，其值為地球的長軸與短軸之差與長軸的比，值越大，地球越扁，值越小，地球越圓。
由於地球形狀的不規則性，不同國家在不同的歷史時期對地球進行過無數次測量，導致出現了大量的橢球體，但是由於沒有乙個橢球體能夠準確的描述地球的整體形狀，所以在應用時應該根據各個國家或地區的具體情況選擇合適的地球橢球體。北美大陸較常用克拉克1866 橢球體(clarke 1866： 長半軸為6,378,206.4 公尺，短半軸為6,356,583.8 公尺)，而中國常用的橢球體卻是克拉索夫斯基1940 橢球體(krasovsky 1940: 長半軸為6378245.0 公尺，扁率為0.003352330)。
大地參照系
地球橢球體僅僅是描述了地球的大小及形狀，為了更準確地描述地球上的地物的具體位置，需要引入大地參照系。大地參照系確定了地球橢球體相對於地球球心的位置，為地表地物的測量提供了乙個參照框架，確定了地表經緯網線的原點和方向。大地參照系把地球橢球體的球心當作原點。乙個地區的大地參照系的地球橢球體或多或少地偏移了真正的地心，盡可能好的描述表現該地區的地表狀況，地表上的地物座標都是相對於該橢球體的球心的。目前被廣泛採用的大地參照系是wgs84，它被當著大地測量的基本框架。不同的大地參照系適用於不同的國家和地區，乙個大地參照系並不適合於所有的地區，正如ad27 適用於北美大地， ed50 適用於歐洲大陸。
投影座標系統
地理座標是一種球面座標，必須運用地圖投影的方法，建立地球表面和平面上點的函式關係，使地球表面上任一點由地理座標確定的點，在平面上都有乙個與它相對應的點，這樣得到的座標系統，稱為投影座標系統。
投影座標系統是乙個平面座標系統。採用不同的地圖投影，就會得到不同的投影座標系統。
乙個投影座標系統都是基於乙個地理座標系統，而地理座標系統則是基於乙個大地座標系或者說乙個橢圓。
在乙個投影座標系統中，各位置都是以x，y座標來指定，座標軸的原點由**經線和**緯線來確定，假設乙個投影座標系的**經線為-85°50』，**緯線為30°30』，則該投影座標系統的原點的地理座標為(-85°50』，30°30』)，在該投影座標系統中，該原點的座標為(0，0)。則經過該原點的水平線為x軸，經過該原點的豎直線為y軸，從而確定該座標系統中其他位置的座標。因而除了知道投影座標系統所基於的投影之外，還需要知道一些投影座標系統的引數。
在投影座標系統中，要定義包括地圖投影，所基於的地理座標系統以及投影引數。
地圖投影
不規則的地球表面可以用地球橢球面來替代，地球橢球面是乙個不可展開的曲面，若將其展開為平面，會發生破裂或褶皺。為了解決由不可展開的地球橢球面描繪到地圖平面的問題，採用幾何透視或數學分析的方法，將地球上的點投影到可展開的曲面(圓錐面或圓柱面)或平面上，由此建立該曲面或平面上的點和地球橢球面上的點的一一對應關係的方法，稱為地圖投影。簡單地講，地圖投影就是將地球橢球面上的經緯網按照一定的數學法則轉移到平面。
投影的種類
根據投影面的不同，可以將地圖投影分為圓錐投影、圓柱投影及方位投影。以圓錐面為投影面的投影稱為圓錐投影，以圓柱面為投影面的投影稱為圓柱投影，以平面為投影面的投影稱為方位投影。地球橢球體可以與平面、圓柱面和圓錐面相切或相割。如果是相切，相切的緯線為標準緯線(圓錐和圓柱)，相切的點為投影座標系原點；如果是相割，相割的兩條緯線為標準緯線。當投影面正放時，稱正軸投影，橫放時，稱橫軸投影，斜放時稱斜軸投影。同樣，圓柱和圓錐投影的投影面正放、橫放和斜放都可以得到幾種不同投影，再加上相切、相割就可以組合成更多的投影。
球面投影到平面後，必然使地球上各種要素的幾何特性，如距離、面積、形狀和角度等產生不同程度的變形。其中面積變形是指地圖上各部分地物面積縮小的比例不同；距離的變形是指地圖上地物長度的比例隨不同地點、不同方向而變化；角度與形狀的變形是由於投影後地圖上兩線的夾角不等於實地上相應的夾角，而且其變化因地而異。在某種投影條件下，可以保持角度不變形，或保持面積不變形，但不可能同時保持角度和面積都不變形。根據投影變形性質可以將地圖投影分為四類：等角投影、等距離投影、等積投影和任意投影。在等角投影的地圖上沒有角度變形，地圖上兩線夾角等於球面上相應的夾角。等距離投影能保持一定方向上線段的長度不變。等積投影的地圖上沒有面積變形，任意有限的區域面積等於球面上相應的區域面積。任意投影的地圖上，則各種變形都有，一般來講，任意投影雖然具有各種變形，但變形較之其他投影則比較小。注意，當要求在地圖上測量面積或長度時，必須選擇合適的地圖投影。
一些投影是投影型別的組合或改良，如mercator投影是正軸等角圓柱投影，equidistant conic為等距離圓錐投影，當使用兩條標準經線時，為等距離割圓錐投影；當使用一條標準經線時，為等距離切圓錐投影。有的投影適用於區域地圖，如sinusoidal只適用於赤道附近的地區，有的適用於世界地圖，如miller cylindrical只用於世界地圖；有的投影採用球體，如equidistant cylindrical投影，有的投影採用橢球體，如lambert conformal conic投影。當然，地圖投影本身並不足以定義出乙個投影座標系統，要定義乙個投影座標系統，除了需要乙個地圖投影之外，還需要指定投影引數，座標單位和其所基於的地理座標系統。
投影引數
對每乙個地圖投影，都必須為其定義所需的引數，例如albers等距離圓錐投影，用在不同的區域，其兩條標準緯線也就不相同，因為其兩條標準緯線之間的區域的變形最小，確定了兩條標準緯線，此地球投影也就確定了。然而，對於乙個座標系統，還需要知道其原點的位置，對於使用albers投影的投影座標系，**經線引數和中心緯度引數確定了原點的位置；另外對距離原點較遠的區域，如乙個國家的投影座標系統的原點定在國家的中心位置，則當感興趣區為離中心位置較遠的沿海區域時，其座標值都比較大，假設其橫座標值都大於5000000公尺，則可以設定其水平偏移量為5000000公尺。因而垂直偏移量(false northing)和水平偏移量(false easting)引數可以指定座標位置的偏移。 這些引數都稱為投影引數。
基於不同投影型別的投影座標系統所需要的引數不相同。一般來說包括角度引數、線性引數和無單位的引數。角度引數的單位一般與投影座標系統所基於的地理座標系統的經緯度單位相同(為度或度分秒)；線性引數的單位一般與投影座標系統所指定的長度單位相同(公尺或千公尺等)。
引數型別
說明線性引數
線性引數主要包括水平偏移量和垂直偏移量。水平偏移量是座標系統原點的x座標的偏移量；垂直偏移量是座標系統原點的y座標的偏移量。通過設定水平或垂直偏移量主要是為了避免座標**現負數，同時也可以通過指定水平和垂直偏移量來改變座標的範圍。例如，高斯-克呂格投影的每個帶的座標原點都位於每個帶的中心，從而其**經線以西的橫座標為負，為了避免出現負座標，一般設定高斯-克呂格投影的每個帶的水平偏移量為500000公尺。
角度引數
角度引數包括標準緯線，投影座標原點的經緯度以及方位角。如果是圓柱或圓錐與球體或橢球體相割，則有兩條標準緯線；如果為相切，則只有一條標準緯線。在標準緯線上，投影沒有變形，為真實比例尺，離標準緯線越遠，變形越嚴重。對於投影座標系的原點的x，y座標在不同的投影中，有不同的叫法，如x座標通常被稱為**緯線，原點緯度，中心點緯度等；而y座標則被稱為**經線，原點經度，中心點經度等。一般情況下，投影座標系的原點都在投影的中心點，當設定原點不在中心點時，通常稱為原點緯度和原點經度。方位角引數是指在hotine oblique azimuth mercator投影中，該投影為斜軸的墨卡托投影，方位角引數確定了投影的傾斜方向。在two point equidistant投影和hotine two point mercator投影中，使用第乙個點的經度和緯度，以及第二點的經度和緯度來確定投影的中心點。這兩種投影均為斜軸投影，用兩個點定義了其傾向。
無單位的引數
無單位的引數指的是比例因子(scale factor)引數。在一些投影中需要定義**經線的比例因子。比例因子通常為稍微小於或等於1的正數，當比例因子為1，表示**經線為標準經線，其上無變形，為真實比例，例如高斯-克呂格投影的比例因子為1；當比例因子小於1時，如utm投影的比例因子為0.9996，表示沿**經線上的比例為0.9996，而關於**經線對稱的兩條標準經線上的比例因子為1，在utm投影中兩條標準經線在**經線兩側，距離**經線大約180000公尺。
地理座標系和投影座標系
用經緯度表示地面點位的球面座標系。在大地測量學中，對於地理座標系統中的經緯度有三種描述 天文經緯度 大地經緯度 地心經緯度。天文經緯度 表示地面點在大地水準面上的位置，用天文經度和天文緯度表示。大地經緯度 表示地面點在參考橢球面上的位置，用大地精度 大地緯度 大地高h表示 大地座標均以橢球面法線來定...
地理座標系 投影座標系
1.基本概念 平時開展gis開發 研究 應用工作，總會接觸到座標系，也會遇到座標轉換的問題，如地理座標系 投影座標系等。地理座標系是球面座標，參考平面是橢球面，座標單位是經緯度 投影座標系是平面座標系，參考平面是水平面，座標單位是公尺 千公尺等。地理座標系轉換到投影座標系的過程理解為投影，即將不規則...
大地座標系 地理座標系 投影座標系
大地座標系 是大地測量中以參考橢球面為基準面建立起來的座標系。地面點的位置用 大地經度 大地緯度和大地高度 表示。大地座標系的確立包括選擇乙個橢球 對橢球進行定位和確定大地起算資料。乙個形狀 大小和定位 定向都已確定的地球橢球叫參考橢球。參考橢球一旦確定，則標誌著大地座標系已經建立。大地座標系是一種...