一直以来，总有很多朋友针对地理坐标系、大地坐标系这两个概念吃不透。近日，在网上看到一篇文章介绍它们，非常喜欢。所以在此转发一下，希望能够对制图的朋友们有所帮助。
地理坐标：为球面坐标。 参考平面地是 椭球面,坐标单位:经纬度
大地坐标：为平面坐标。参考平面地是 水平面,坐标单位：米、千米等
地理坐标转换到大地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）
在ArcGIS中预定义了两套坐标系：地理坐标系（Geographic coordinate system）投影坐标系（Projected coordinate system）
1、首先理解地理坐标系（Geographic coordinate system），Geographic coordinate system直译为地理坐标系统，是以经纬度为地图的存储单位的。很明显，Geographic coordinate syst em是球面坐标系统。我们要将地球上的数字化信息存放到球面坐标系统上，如何进行操作呢？地球是一个不规则的椭球，如何将数据信息以科学的方法存放到椭球上？这必然要求 我们找到这样的一个椭球体。这样的椭球体具有特点：可以量化计算的。具有长半轴，短 半轴，偏心率。以下几行便是Krasovsky_1940椭球及其相应参数。Spheroid: Krasovsky_1940
Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000
Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000
Inverse Flattening（扁率）: 298.300000000000010000
然而有了这个椭球体以后还不够，还需要一个大地基准面将这个椭球定位。在坐标系统描述中，可以看到有这么一行：
Datum: D_Beijing_1954表示，大地基准面是D_Beijing_1954。
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有了Spheroid和Datum两个基本条件，地理坐标系统便可以使用。
完整参数：
Alias:
Abbreviation:
Remarks:
Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)
Prime Meridian（起始经度）: Greenwich (0.000000000000000000)
Datum（大地基准面）: D_Beijing_1954
Spheroid（参考椭球体）: Krasovsky_1940
Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000
Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000
Inverse Flattening: 298.300000000000010000
2、接下来便是Projection coordinate system（投影坐标系统），首先看看投影坐标系统中的一些参数。
Projection: Gauss_Kruger
Parameters:
False_Easting: 500000.000000
False_Northing: 0.000000
Central_Meridian: 117.000000
Scale_Factor: 1.000000
Latitude_Of_Origin: 0.000000
Linear Unit: Meter (1.000000)
Geographic Coordinate System:
Name: GCS_Beijing_1954
Alias:
Abbreviation:
Remarks:
Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)
Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000)
Datum: D_Beijing_1954
Spheroid: Krasovsky_1940
Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000
Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000
Inverse Flattening: 298.300000000000010000
从参数中可以看出，每一个投影坐标系统都必定会有Geographic Coordinate System。
投影坐标系统，实质上便是平面坐标系统，其地图单位通常为米。
那么为什么投影坐标系统中要存在坐标系统的参数呢？
这时候，又要说明一下投影的意义：将球面坐标转化为平面坐标的过程便称为投影。
好了，投影的条件就出来了：
a、球面坐标
b、转化过程（也就是算法）
也就是说，要得到投影坐标就必须得有一个“拿来”投影的球面坐标，然后才能使用算法去投影！
即每一个投影坐标系统都必须要求有Geographic Coordinate System参数。关于北京54和西安80是我们使用最多的坐标系
先简单介绍高斯-克吕格投影的基本知识，了解就直接跳过，我国大中比例尺地图均采用高斯-克吕格投影，其通常是按6度和3度分带投影，1:2.5万－1:50万比例尺地形图采用经差6度分带，1:1万比例尺的地形图采用经差3度分带。具体分带法是：6度分带从本初子午线开始，按经差6度为一个投影带自西向东划分，全球共分60个投影带，带号分别为1－60；3度投影带是从东经1度30秒经线开始，按经差3度为一个投影带自西向东划分，全球共分120个投影带。
为了便于地形图的测量作业，在高斯-克吕格投影带内布置了平面直角坐标系统，具体方法是，规定中央经线为X轴，赤道为Y轴，中央经线与赤道交点为坐标原点，x值在北半球为正，南半球为负，y值在中央经线以东为正，中央经线以西为负。由于我国疆域均在北半球，x值均为正值，为了避免y值出现负值，规定各投影带的坐标纵轴均西移500km，中央经线上原横坐标值由0变为500km。为了方便带间点位的区分，可以在每个点位横坐标y值的百千米位数前加上所在带号，如20带内A点的坐标可以表示为YA=20 745921.8m。
在Coordinate Systems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Beijing 1954目录中，我们可以看到四种不同的命名方式：
Beijing 1954 3 Degree GK CM 75E.prj
Beijing 1954 3 Degree GK Zone 25.prj
Beijing 1954 GK Zone 13.prj
Beijing 1954 GK Zone 13N.prj
对它们的说明分别如下：
三度分带法的北京54坐标系，中央经线在东75度的分带坐标，横坐标前不加带号
三度分带法的北京54坐标系，中央经线在东75度的分带坐标，横坐标前加带号
六度分带法的北京54坐标系，分带号为13，横坐标前加带号
六度分带法的北京54坐标系，分带号为13，横坐标前不加带号
在Coordinate Systems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Xian 1980目录中，文件命名方式又有所变化：
Xian 1980 3 Degree GK CM 75E.prj
Xian 1980 3 Degree GK Zone 25.prj
Xian 1980 GK CM 75E.prj
Xian 1980 GK Zone 13.prj
西安80坐标文件的命名方式、含义和北京54前两个坐标相同，但没有出现“带号+N”这种形式，为什么没有采用统一的命名方式？让人看了有些费解。
大地坐标（GeodeticCoordinate）:大地测量中以参考椭球面为基准面的坐标。地面点P的位置用大地经度L、大地纬度B和大地高H表示。当点在参考椭球面上时，仅用大地经度和大地纬度表示。大地经度是通过该点的大地子午面与起始大地子午面之间的夹角，大地纬度是通过该点的法线与赤道面的夹角，大地高是地面点沿法线到参考椭球面的距离。
方里网:是由平行于投影坐标轴的两组平行线所构成的方格网。因为是每隔整公里绘出坐标纵线和坐标横线，所以称之为方里网，由于方里线同时又是平行于直角坐标轴的坐标网线，故又称直角坐标网。
在1：1万——1：20万比例尺的地形图上，经纬线只以图廓线的形式直接表现出来，并在图角处注出相应度数。为了在用图时加密成网，在内外图廓间还绘有加密经纬网的加密分划短线(图式中称“分度带”)，必要时对应短线相连就可以构成加密的经纬线网。1：25万地形图上，除内图廓上绘有经纬网的加密分划外，图内还有加密用的十字线。
我国的1：50万——1：100万地形图，在图面上直接绘出经纬线网，内图廓上也有供加密经纬线网的加密分划短线。
直角坐标网的坐标系以中央经线投影后的直线为X轴，以赤道投影后的直线为Y轴，它们的交点为坐标原点。这样，坐标系中就出现了四个象限。纵坐标从赤道算起向北为正、向南为负；横坐标从中央经线算起，向东为正、向西为负。
虽然我们可以认为方里网是直角坐标，大地坐标就是球面坐标。但是我们在一副地形图上经常见到方里网和经纬度网，我们很习惯的称经纬度网为大地坐标，这个时候的大地坐标不是球面坐标，她与方里网的投影是一样的（一般为高斯投影），也是平面坐标。
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推荐理由
2018年7月1日，按照国土资源部发布的《国家测绘地理信息局关于加快使用2000国家大地坐标系的通知》要求，即日起自然资源系统将全面使用2000国家大地坐标系。为此，国土资源部信息中心已将全部存量数据转换为2000坐标系。
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2.理解静态坐标、动态坐标、瞬时坐标、同框架同历元坐标的区别和联系。
3.理解静态转换和动态转换的区别和联系。理解布尔莎七参数转换和参考框架转换的关系。
4.掌握参心坐标和地心坐标转换到CGCS2000的方法和特殊情况处理。
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2.深入理解椭球的作用、椭球的变换。理解椭球在参心坐标系和地心坐标系中的作用差异。
3.深入理解基准与坐标系的关系。
4.了解高斯投影，横墨卡托投影，正墨卡托投影，web墨卡托投影。了解城市独立坐标系建立原理。了解火星坐标系和百度坐标系。
5.理解高程归化改正中的椭球膨胀、椭球平移与椭球变换的区别。
6.了解高程基准及不同高程系统的区别和联系，掌握大地高和正常高互相转换软件的应用，掌握高程独立拟合软件的应用。
（三）.技术规范的静态转换部分
1.掌握规范中的布尔莎、二维四参数等六种坐标转换模型及格网改正模型的原理和软件的使用。
2.理解物理模型和数学模型的特点和适用范围。掌握如何选择合适的转换模型以及如何合理的分区转换。
3.重点掌握平面坐标，城市独立坐标的转换，理解平面坐标转换的局限性与大地坐标转换的优势，掌握高斯投影和独立坐标系投影软件的使用。
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5.理解GPS测量中常用的一步法和点校正原理。
6.了解数字地图的几种转换方法和局限性，掌握加密重合点配准技巧。
7.掌握重合点的获取、重合点的优选，及内附精度、外附精度的计算原理及软件的使用。
8.掌握坐标转换的一些常见问题处理。
（四）.现代坐标系
1.了解ITRS坐标系建立，重点理解ITRF框架的建立，及其与IGS，WGS84，CGCS2000的关系。
2.深入理解天基参考框架与地基参考框架的区别，相对定位与绝对定位的区别，观测历元与参考历元的区别，及其对坐标精度和坐标系属性的决定性因素。
3.深入理解WGS84的历元问题与精度问题，深入理解WGS84与CGCS2000的关系。
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3.理解速度场模型的建立与应用，掌握点位速度计算软件的使用。
（六）.技术规范的动态转换部分
1.深入理解点位坐标的坐标系或框架、历元与观测仪器无关，而是由起算数据决定的。例如，gps可以测参心坐标，全站仪可以测地心坐标。
2.掌握如何根据各种不同的观测模式和平差约束条件来判断一个坐标的框架和历元。掌握网络RTK、精密单点定位、形变监测等观测模式下，坐标框架、历元的判定。
3.理解GNSS数据处理中的历元选择，在观测历元平差精度更高。
4.深入理解转换参数的时变性，及其与坐标历元的一致性。重合点和控制点的历元、框架或坐标系要统一。
5.重点理解和掌握WGS84与CGCS2000的转换。
6.掌握坐标动态转换软件的使用，包括计算点位速度，坐标历元归算，框架转换三步。
7.掌握静态转换和动态转换结合使用方法。
03 课程大纲
1、CGCS2000-坐标系转换
2、CGCS2000-高程系统
3、CGCS2000-参心坐标系
4、CGCS2000-平面坐标系
5、CGCS2000-静态转换
6、CGCS2000-现代坐标系
7、CGCS2000-CGCS2000
8、CGCS2000-动态转换
04 讲师简介
刘光明老师 开展CGCS2000坐标转换报告80余次的资深研究员 擅长领域：空间大地测量，包括：坐标系与高程基准、CORS站建设管理与数据处理、卫星导航定位、甚长基线干涉测量 原西安测绘研究所及地理信息工程国家重点实验室研究员。擅长CGCS2000坐标系转换技术（参心坐标系和高程基准、布尔莎、二维四参数等六种坐标转换模型、北斗坐标系及其坐标转换方法等）。专业方向为空间大地测量，近年来主要研究空间基准等相关项目，并出版专业书籍《CGCS2000坐标转换》。
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