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PostGIS空间数据库SRID背景知识 - 地理坐标系(球面坐标系)和投影坐标系(平面坐标系)

简介:

背景

《PostGIS 坐标转换(SRID)的边界问题引发的背景知识 - ST_Transform》 一文,介绍了使用某个坐标系时,计算国内某个点到某个点的距离出现了负数。

背景知识和坐标系有关。

什么是地理坐标系,什么是投影坐标系?

参考此文:

http://www.cnblogs.com/jetz/archive/2005/03/29/127547.html

原文

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 system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。


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。

3、我们现在看到的很多教材上的对坐标系统的称呼很多,都可以归结为上述两种投影。其中包括我们常见的“非地球投影坐标系统”。

大地坐标(Geodetic Coordinate):

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。1:2 5万地形图上,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),也是平面坐标。

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