[GIS一二三]EPSG标准

European Petroleum Survey Group —- 欧洲石油调查组织. 从地图学的角度来看, ‘EPSG’奠定了一门学科的基石.

EPSG:xxxx. 系统学习过地图学的同学对这个标记比较熟悉, 因为一张地图一定有它的绘制规范. 从数据上来讲, 只有在已知的坐标系定义下数据值才有实际的意义; 从表现上来看, 同一地理区域在不同坐标系下绘制的地图看起来形态不一.

在这里也给没有学习过GIS知识的同学特地声明一下: 我们所指的”坐标系”是一个完备的数学概念, 和口语中直观理解的”平移缩放旋转”不一样. 坐标系之间的变换遵循投影矩阵, 不同坐标系下的尺度变换不是线性的. 它们有本质的数据标尺概念上的不同.

两种坐标系统

在GIS中, 通常有两个类型的坐标系统:

  1. 地理坐标(GCS, Geography Coordinate System).
  2. 投影坐标系

地理坐标系. 是一类球坐标系, 坐标尺度是空间上一点与地心(大地椭球体的几何中心), 格林威治分界线(0°经线), 赤道面(0°纬线)夹角定义的角度值坐标系统. 一个特定的地理坐标系依赖于一个给定的大地椭球体, 大地椭球体是特定参数组成的数学上的概念, 即通过特定的 半长轴, 半短轴, 偏心率, 地球半径 几个参数构造的唯一数学形体. 通常我们说一个地理坐标系也隐含了一个特定的椭球体的含义.

投影坐标系统. 是一种将 地球表面 通过 “数学方法” 展开到 平面 上之后, 再在平面上建立起来的 平面直角坐标系 . 其 “数学方法” 即投影方程. 同样, 一个特定的投影坐标系也依赖于一个特定的大地椭球体, 即我们通常可以看到一份以投影坐标系存储的数据, 都有唯一套对应的地理坐标系统.

EPSG 绘制了大量地图, 同时也制定了若干个坐标系标准. 而 EPSG:xxxx 则是这些标准坐标系的编号. 实际应用中我们通常会使用到少数几个常用的坐标系.

EPSG:4326. 即 WGS84 , 国际通用标准, GPS系统的基础坐标系. 也是世界上绝大多数面向公众分发的测绘坐标使用的坐标系. 而国内 (中国) 也有一套自己的标准(CGC2000, 从基础数学模型上开始建立的参考椭球体. 其意义重大.), 大地椭球体参数与WGS84十分接近. 其坐标数据与WGS84几乎重合(在地表误差不到1mm). 一般应用场景可以直接混用.

EPSG:3857. 即 WEB Mercator, WEB 墨卡托. 是适用于互联网地图数据切片和呈现的坐标系统. 它是一个投影坐标系. (注意: 墨卡托, WEB墨卡托, 横轴墨卡托, 高斯投影. 是不一样的东西, 他们名字里虽然都有墨卡托, 看起来都像是弧瓣展开, 但是展开方式和参数是不一样的. 别在概念上混淆了).

纵轴墨卡托投影方式

EPSG:900913 /斜眼笑. google(900913, 眯着眼睛看有没有看出来这个数字其实是google单词)坐标系. 历史原因, EPSG 是一个强大的组织, Google 也是. 当年Google 造自家地图轮子的时候发明了一套方便存储计算和互联网传输的坐标系(WEB墨卡托). 工程上为了标准化, 需要一个标准化的编码. EPSG 标准推进速度太慢, Google 就自己强行编了一个, 900913 数字也比较大, 不会和 EPSG 现有的编码冲突, 后来这个臆造的编码就在工程中大规模使用, 再后来也被三方厂商 (esri 等代表) 默许, 在行业内传播. 关于这个编码, 可查阅https://epsg.io/900913

更多坐标系标准可以在 EPSG 官网查阅, 比如我们查一查高斯坐标系体系下各个分带的编号 https://epsg.io/?q=Gauss-Kruger.