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互助、共享、学习 一共十八章（第一章绪论、第二章坐标系统、第三章矢量数据模型、第四章栅格数据模型、第五章GIS数据获取、第六章几何变换、第七章空间数据准确度和质量、第八章属性数据管理、第九章数据显示与地图编制、第十章数据探查、第十一章矢量数据分析、第十二章栅格数据分析、第十三章地形制图与分析、第十四章视域和流域、第十五章空间插值、第十六章地理编码和动态分段、第十七章最小耗费路径分析和网络分析、第十八章GIS模型与建模。）GIS的一个基本原则是：要在一起使用的图层必须在空间上互相匹配，否则就会发生明显错误。地图要素的位置是基于用x轴和y轴表示的坐标系统平面，而地球表面空间要素的位置是基于用经纬度值表示的地理坐标系统。地图投影就是从一种坐标系统过渡到另一种坐标系统。投影的过程就是从地球表面转换到平面，输出结果为一个地图投影，即可用于投影坐标系统。
GIS项目所需的数据集通常从互联网上下载（矢量数据和栅格数据），一些数字化数据集用经纬度值度量，另一些用不同的投影坐标。这些数据需进行投影和重新投影。投影是将数据集从地理坐标转成投影坐标，重新投影是从一种投影坐标转成另一种投影坐标。
地理坐标系统主要介绍地球的近似表示、大地基准、NAD27和NAD83、WGS84。
地理坐标系统是地球表面空间要素的定位参照系统。地理坐标系统是由经度和纬度定义的。经度和纬度都是用角度度量的：经度是从本初子午线开始向东或向西量度角度，而纬度是从赤道平面向北或向南量度角度的。
子午线是指经度相同的线。本初子午线经过英格兰的格林尼治，经度为0°。纬线是指纬度相同的线。以赤道为0°纬度，我们可以从赤道向南或向北在0°-90°测量纬度值。本初子午线和赤道被看作是地理坐标系统的基线。地理坐标的符号就像一个平面坐标：经度值相当于坐标系统的x值，纬度值相当于y值。GIS中通常输入带正号或负号的经度和纬度值，经度值以东半球为正，西半球为负。纬度值以赤道以北为正，赤道以南为负。经线和纬线的角度可以用度-分-秒（DMS）、十进制表示的度数（DD），或者是弧度（rad）的形式表示。1度等于60分，1分等于60秒，我们可以在DMS和DD之间进行转换。具体参看以下三篇文章：
绘制地球表面空间要素的第一步是选择一个与地球形状、大小接近的模型。地球并不是一个纯粹的球体：地球的赤道比两极之间宽一些。与地球形状比较接近的是一个以椭圆短轴旋转而成的偏球，也称为椭球体。
椭球体两半径：长轴（a）,与赤道相连；短轴（b），与极点相接。参数扁率（f）用于测量椭球体两轴的差异，公式为（a-b）/a。大地坐标，是基于椭球体的地理坐标（地理坐标），是所有地图制图系统的基础。
大地基准是地球的数学模型，它是计算水平基准时的地理坐标的参照或基础，并用于计算垂直数据的海拔。水平基准的定义包括起始点（原点）的经度和纬度、椭球体及椭球体与地球在原点的分离。当然，这是相对整个地球坐标基准而言，但越来越多的国家为了拟合自己国家空间区域的范围面积从而建立了各自的坐标基准以求量测数据的足够准确。
NAD27(1927年北美基准)、NAD83（1983年北美基准）。NDA27是一个基于克拉克1866椭球体（地面测量的椭球体）的当地基准，源于堪萨斯州的Meades Ranch。（夏威夷未使用NAD27，它使用古老的夏威夷基准，与NAD27不是同一原点。）NAD83是一种以地心为参照的地球中心基准。
空间参照系统需要一个大地基准，因此，大地基准额准确性是地图制图的重要课题之一。每一次新的大地基准都意味着地理坐标系统定位点准确性的提高。然而，对于许多GIS用户来说，数据偏移可能比大地基准准确性更重要，这是因为GIS项目常常涉及不同来源的图层，这些图层可能基于不同的大地基准。除非进行了基准或地理转换，否则这些图层将不会被正确地注册。
WGS84（世界大地测量系统，1984）被美国国防部用作支持定位和导航的全球参照系统（Ture,2004），它是GPS读数的基准。全球定位系统使用的卫星以在WGS84坐标发送它们的位置，GPS接收机内部的所有计算机也都是基于WGS84。
1954年北京坐标系（简称“北京54”）：属于参心大地坐标系；采用克拉索夫斯基椭球参数（地球长半轴a=6878245m,扁率f=1/298.3）;多点定位；x=y=z；大地原点是苏联的普尔科沃；大地点高程是以1956年青岛验潮站求出的黄海平均水平面为基准；高程异常是以苏联1955年大地水准面重新平差结果为水准起算值，以我国天文水准路线推算出来的；1954年北京坐标系建立后，30多年来用它提供的大地点局部平差结果制作了国家系列比例尺地形图。
1980年国家大地坐标系（简称“西安80”）：属于参心大地坐标系；采用GRS1975新参考椭球体系（国际大地测量与地球物理学联合会IUGG1975推荐）：地球长半轴a=6378140m；地心引力常数*质量GM=3.986005*10
2000国家大地坐标系统（英文缩写为CGCS2000）：属于地心坐标系，原点位于整个地球质量的中心；地球长半轴a=6378137m；扁率f=1/298.257222101；
地图投影将从球形球体的地理坐标转换到平面位置的地球表面到平面的转换。有点：1、地图投影使用二维的纸质或数字地图；2、地图投影可用平面坐标或投影坐标，而不是经纬度值。从椭球体到平面的转换总是带有变形。每种地图投影都保留了某些空间性质，而牺牲了另一些性质。
地图投影可以根据所保留的性质或投影面进行分组。制图者通常根据地图投影所保留的性质将其分成4类：正形（保留了局部角度及其形状）、等面积或等积（以正确的相对大小显示面积）、等距（保持沿确定路线的比例尺不变）和等方向或真方位（保持确定的准确方向）。地图投影的名称通常包含它所能保留的性质，如兰勃特正形圆锥投影或阿伯斯等积圆锥投影。
正形和等积两种性质是相互排斥，否则一个地图投影所能保留的性质就不只一种，如会同时保留正形和等方向。正形和等积的性质是全局性质，即可应用于整幅地图投影。制图者通常用几何体和球体来说明地图投影的原理。投影：将一圆柱与一发光球体相切，球体上的经线和纬线映射到圆柱体上就构成投影；圆柱体是投影面，也称展开面；球体称为参照球体。因此，地图投影可根据投影面划分为圆柱投影、圆锥投影和方位投影。切割情况和投影方位。投影方位则描述了几何实体与椭球的位置关系。正方位指的是投影面与椭球在极点相切，横方位指的是在赤道相切，斜方位指的是在除赤道和极地外的任何一点相切。
地图投影由其参数定义，一般而言，一种地图投影有5个或更多参数。标准线指的是投影面与参照椭球的切线。标准纬线：指标准线沿纬线方向的线。标准经线：指标准线沿经线方向的线。主比例尺或参照球体比例尺是指球体半径和地球半径（3963mi或6378km）的比值。比例系数是标准局部比例尺，即局部比例尺与主比例尺的比值。标准线是指明投影变形分布的模式，而中心线（中央纬线和中央经线）定义了地图投影的中心或原点。中央纬线——有时称为原点纬线，也不同于标准纬线。用作坐标系统基础的地图投影，中央纬线和中央经线确定的地图投影中心称为坐标系的原点，并将坐标系分成4个象限。
常用地图投影主要介绍横轴墨卡托投影、兰勃特正形圆锥投影、阿伯斯等积圆锥投影、等距圆锥投影、网络墨卡托（Web Mercator）。切圆柱投影，又名高斯-克里格投影，是世界上最著名的投影，是墨卡托投影的变种，但这两种投影看起来又有不同。墨卡托投影用的是标准纬线，而横轴墨卡托投影用的是标准经线。用于东西伸展大于南北伸展的中纬度地区，是割圆锥投影，投影参数通常包括第一和第二标准纬线、中央经线、投影原点的纬度、横坐标东移假定值和纵坐标北移假定值。
与兰勃特正形圆锥投影类似，唯一区别在于一个是正形、一个是等积。
网络墨卡托已经成为在线地图的标准投影，谷歌地图、Bing Maps 、MapQuest 和ArcGis Oline都在其地图系统上使用网络墨卡托。是地球墨卡托的一个特例，并由WGS84椭球面的经、纬度坐标投影，正形投影、地图顶部为正北。GIS软件包有用于将网络墨卡托投影与其他投影相互转换的工具。
投影坐标系统主要介绍通用横轴墨卡托格网系统、通用极射坐标系统格网系统（UPS）、美国国家平面坐标系统（SPC）、美国公用土地调查系统（PLSS）。
投影坐标系统是基于地图投影而建立的。投影坐标系和地图投影可以交替使用。地图比例尺是指图上距离与相应的实地距离的比值。
为了达到所需的测量精度，一个投影坐标系统通常都划分成不同的带，每个带都有不同的投影中心。定义投影坐标系受到如下两方面的限制：1、它所基于的地图投影参数；2、地图投影源自的地理坐标系的参数所限制。
UTM格网系统适用于全世界范围，将84°N到80°S的地球表面分成60个带，每个带覆盖6个经度，并从180°W开始编为第一带，依序编号。每个带又分成南北两个半球。每个UTM分带名称都带有一个号码和一个字母。
在北半球，UTM坐标是从位于赤道和中央经线以西500000m的伪原点开始计算；在南半球，UTM坐标是从位于赤道以南10000000m、中央经线以西500000m的伪原点开始计算。使用伪原点意味着UTM坐标值均为正值且值很大。
UPS格网系统覆盖了极地地区。与UTM格网系统相似，极射投影以极点为中心，并将极地地区分成一系列100000平方米的地区。UPS格网系统连同UTM格网系统可在整个地球表面定位。
SPC系统是在20世纪30年代发展起来，用于永久记录美国最初土地调查界碑位置（original land survey monument locations）。
PLSS是一个土地分区系统。采用镇区和山脉相交线，该系统将主要位于中、西部各州的土地分成（6*6）mi平方（2.589988平方公里）的方格或镇区。每个镇区进一步被分成36个1mi平方（640acre(1acre=0.404856平方公里)）的单元，称为地块（实际上，很多地块的大小都不是精确的1mi*1mi）。
高斯-克吕格投影（横轴墨卡托）：是一种横切椭圆柱投影，自1952年起，我国将其作为国家大地测量和地形图（比例尺为1：50万、1：25万、1：10万、1：5万、1：2.5万、1：1万、1：5000）的基本投影。其特点是：中央经线和地球赤道投影成直线且为投影的对称轴；等角投影；其投影变形具有以下特点：中央经线上没有变形；同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大；同一条经线上，纬度越低，变形越大；等变形线为平行于中央经线的直线；最大变形处为各投影带在赤道边缘处。
为了控制变形，我国地形图采用分带的方法，每隔3°或6°的经差划分为互不重叠的投影带。1：2.5万至1：50万的地图采用6°分带方案。从格林尼治0°经线开始，全球共分为60个投影带。我国位于东经72°-136°，共11个投影带（13-23带）。1：1万及更大比例尺地图采用3°分带方案。
（注：这部分对于影像校正投影，尤其是之前西安80、北京54未统一用CGCS2000时，核对国土红线宗地图是不但需要注意坐标系还需注意分带的不同。）
1：100万地形图采用兰勃特（Lambert）投影，其分幅原则与国际地理学会规定的全球统一使用的国家百万分之一地图投影保持一致。中国地图的中央经线常位于东经105°，两条标准纬线分别为北纬27°和北纬45°，而各省的参数可根据地理位置和轮廓形状初步加以判定。
我国的卫星图像资料常采用GRS84坐标系下的通用横轴墨卡托投影（UTM）投影。无角度变化采用与高斯-克吕格投影相似的分带方法，其是由西经180°起每隔经差6°自西向东分带，将地球划分为60个投影带。
在GIS中运用坐标系统主要介绍投影文件、预定义坐标系统、即时（on-the-fly）投影、基本任务包括定义坐标系统、把地理坐标投影到投影坐标，以及把投影坐标从一个坐标系统重新投影到另一个坐标系统。投影文件是一个文本文件，存储了数据集所基于的坐标系统的信息。投影文件包括有关地理坐标系统、投影参数和线单位等信息。1、可用于该数据集的投影或重新投影；2、可输出到基于相同坐标系统的其他数据集。投影文件的实例参照，大家可以打开ArcGis软件结合本书示例进行学习。打开图层数据框属性>>坐标系>>可以分别选择地理坐标系、投影坐标系进行查看，如下图所示。
GIS软件包通常把坐标系统分成预定义和自定义两组。一个预定义坐标系统，无论是地理坐标系统或投影坐标系统，都意味着其参数值已知或在GIS软件包中已被编码。自定义坐标系统要求用户指定参数值。
即时投影可根据不同坐标系统显示其数据集。软件包使用现有投影文件并自动将数据转换成临时的通用坐标系统，这个通用坐标系统是所显示的第一个图层的默认坐标系统，也可以由用户定义于一组图层。（注：这个大家可以尝试使用ArcGIS软件操作一下，如第二个加入的图层没有定义投影，其会自动即时投影为第一个加载进入图层的投影。）即时投影不是真的改变数据集的坐标系统。因此，在GIS项目中它不能代替数据集的投影和重新投影任务。
贴吧——想问一下~没有相应的参数~80坐标能转成2000坐标不？ ArcGis中已知经纬度坐标转任意坐标系（以点和80坐标系为讲解模板） 其他，每章最后均有名词解释以及相应的练习题（原理理论回顾以及实际操作应用）。建议课后复习题、应用可以学习实操。
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