基本概念
地理坐标系(Geographic Coordinate System, GCS):基于球体或椭球体模型(如WGS84基准面),使用经纬度(单位:度)表示位置。它直接描述地球表面的点,但无法直接用于平面测量,因为经纬度不是线性单位。代表例子是EPSG:4326。
投影坐标系(Projected Coordinate System, PCS):将地理坐标系投影到二维平面(如地图)上,使用笛卡尔坐标(单位:米)。它解决了在平面上测量距离和面积的问题,但会引入变形(如形状、面积或距离的失真)。代表例子是EPSG:3857(Web墨卡托投影),常用于Web地图。
主要区别
地理坐标系 VS 投影坐标系
基础模型:球体/椭球体(WGS84)<--> 平面投影(从椭球体投影)
坐标单位:度(经度、纬度) <--> 米(X, Y坐标)
适用场景:数据存储、GPS定位、导航 <--> 小范围高精度距离、面积量算;地图显示
变形问题:无投影变形,但距离/面积无法精确计算 <--> 永远存在变形,需要根据不同的位置和需求,选择变形最小的投影坐标系
用法分析
两种坐标系在现实中经常混合使用,以适应不同需求:
数据存储与交换:地理坐标系(EPSG:4326)是基础,用于原始数据存储。例如:
Open Street Map的数据库以EPSG:4326格式存储,单位是度小数,便于全球统一。
KML文件(用于Google Earth等)输入坐标时使用经纬度,但有时依然显示在投影坐标系的地图上。
地图显示与服务:投影坐标系(EPSG:3857)适用于Web地图,因为平面投影允许快速渲染和准确测量(如缩放、平移)。例如:
Google Maps和Open Street Map的瓦片服务采用EPSG:3857,确保地图在屏幕上平整显示。
大多数Web地图API(如Google Maps API、Leaflet)内部将EPSG:4326坐标转换为EPSG:3857进行渲染。
混用场景:在复杂WebGIS系统中,用户接口通常使用地理坐标系(经纬度),而底层地图引擎使用投影坐标系。例如:
地图API的参数(如点击事件、标记位置)接受经纬度坐标(EPSG:4326),但API内部自动转换为Web墨卡托(EPSG:3857)用于显示。
手机移动端地图:位置服务(如GPS)返回经纬度,但地图可视化时使用投影坐标系,以实现平滑的平移和缩放。
总结
核心:地理坐标系直接基于地球模型,适用于全局定位;投影坐标系是平面表示,适用于局部地图显示和测量。
用法关键:在GIS应用中,通常“数据用地理坐标,显示用投影坐标”。这种分离确保了数据的通用性和显示的实用性。但更多的时候,还需要根据实际的应用场景和需求,具体问题,具体解决,不可一概而论。
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