13.3. 地理坐标系¶
13.3.1. 世界大地测量系统¶
基本概念¶
为了使用GIS，有必要学习在二维平面上绘制位置信息的规则，其中，考虑到大地系统，投影方法，坐标系等是很重要的。因此，本章解释了这些概念。 如果使用纬度和经度，它可以在世界的任何地方表达，与本地语言的地址符号不同，世界上每个人都可以理解。 基准系统（大地测量参考系统）是获得这种纬度和经度的标准，大地测量系统和世界大地测量系统。
大地测量是为建立和维持测绘基准与测绘系统而进行的确定位置、地球形状、重力场及其随时间和空间变化的测绘活动。 独特的大地测量系统已在世界各国使用，但自从进行了全球调查以来，采用世界大地测量系统，这是一个适合全球的大地测量系统，它在逐渐扩大使用。 世界大地测量系统（World geodetic system，简称WGS）是指1960年以来，由美国国防制图局（DMA）建立的四个世界大地测量系统（WGS60、WGS66、WGS72和WGS84）的统称。
地理坐标系：为球面坐标。 参考面是地球椭球面，坐标单位：经纬度；
地理坐标转换到投影坐标的过程可理解为投影。（投影：将不规则的地球曲面转换为平面）；
地理坐标，就是用经线（子午线）、纬线、经度、纬度表示地面点位的球面坐标。
13.3.2. 地球的三级逼近¶
大地水准面¶
地球的自然表面有高山也有洼地，是崎岖不平的，我们要使用数学法则来描述他，就必须找到一个相对规则的数学面。
大地水准面是地球表面的第一级逼近。假设当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部， 而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的曲面，这就是大地水准面（ 图 13.13 ）。
图 13.13 大地水准面¶
地球椭球体¶
大地水准面可以近似成一个规则成椭球体，但并不是完全规则，其形状接近一个扁率极小的椭圆绕短轴旋转所形成的规则椭球体，这个椭球体称为地球椭球体。 它是地球的第二级逼近（ 图 13.14 ）。
图 13.14 大地水准面¶
大地基准面¶
确定了一个规则的椭球表面以后，我们会发现还有一个问题，参考椭球体是对地球的抽象，因此其并不能去地球表面完全重合， 在设置参考椭球体的时候必然会出现有的地方贴近的好（参考椭球体与地球表面位置接近），有地地方贴近的不好的问题， 因此这里还需要一个大地基准面来控制参考椭球和地球的相对位置。 这是地球表面的第三级逼近。有以下两类基准面：
地心基准面：由卫星数据得到，使用地球的质心作为原点，使用最广泛的是 WGS 1984。
区域基准面：特定区域内与地球表面吻合，大地原点是参考椭球与大地水准面相切的点，例如Beijing54、Xian80。 我们通常称谓的Beijing54、Xian80坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。
我们通常说的参心大地坐标系和地心大地坐标系的区别就在于此。
参心大地坐标系：指经过定位与定向后，地球椭球的中心不与地球质心重合而是接近地球质心。区域性大地坐标系。是我国基本测图和常规大地测量的基础。如Beijing54、Xian80。
地心大地坐标系：指经过定位与定向后，地球椭球的中心与地球质心重合。如CGCS2000、WGS84。
13.3.3. 地理坐标¶
地理坐标，就是用经线（子午线）、纬线、经度、纬度表示地面点位的球面坐标。
一般地理坐标可分为三种，天文经纬度，大地经纬度，地心经纬度。通常地图上使用的经纬度都为大地经纬度， 所以这里我介绍一下大地经纬度，其他两种要想了解的话可以查阅相关资料，其实区别不大（ 图 13.15 ）。
图 13.15 大地经纬度¶
大地经度：参考椭球面上某点的大地子午面与本初子午面间的两面角。东正西负。
大地纬度 ：参考椭球面上某点的法线与赤道平面的夹角。北正南负。
大地高： 指某点沿法线方向到参考椭球面的距离。
下面是QGIS对北京1954坐标系的说明（ 图 13.16 ）。
图 13.16 北京1954坐标系¶