首先本文來自於一個qq群（城市資料團）分享的資料原題目是“關於座標系，你不得不知道的事”，原文是pdf格式感覺寫的不錯，在這裡分享，如有冒犯請告知

一．地理座標系

1.先來看看地理座標系的定義
地理座標系（Geographic Coordinate System），是使用三維球面來定義地球表面位置，以實現通過經緯度對地球表面點位引用的座標系。

2.為什麼要有地理座標系這個東西？
學過地理的我們都知道，地球是一個兩極稍扁赤道略鼓的不規則橢圓球體，且地球表面凸凹不平，有些地方是高山，有些地方是深溝。這樣的地球表面帶來一個很大的問題，就是地球表面無法用數學公式表達，進而不能作為測量和製圖的基準面，而我們在很多領域中，比如航海、工程建設中都需要定位和測量。於是聰明的地理學家們想出了一個方法，用一個可以近似表示地球表面的規則的橢圓來進行地球表面的定位和測量，這個規則的三維球面就是地理座標的參考橢球體。那全球有多少種地理座標？
答案是全球有非常多種地理座標，甚至每個國家或地區都有自己獨特的地理座標系。那為什麼會有那麼多種地理座標系？這就需要我們再深入瞭解一下參考橢球體的知識。由於地球表面凹凸不平，任何一個參考橢球體都不能精確貼合地區的任一地區，一個參考橢球體對一個地區來說是非常貼合實際地表面的，而對另外一個地區而言可能就相差很大。因此對應每個地區而言，最貼合的參考橢球體並不一樣，因此也就有了不同的地理座標系。

• WGS84 座標系
  是國際通用座標系，也叫地球座標系，大名鼎鼎的 GPS 系統就是採用的 WGS84 座標
  系。WGS84 座標系對於具體地方的位置描述可能不如當地座標系來的準確，但是它對全球
  範圍內的位置估計更準確。谷歌地圖（非中國境內）也是採用的 WGS84 座標系。在進行不
  同坐標系之間轉換的時候，一般以 WGS84 座標系作為基準座標。
  3.2 我國常用地理座標系
• 北京 54 座標系
  是建國初期提出的地理座標系，因此在早期有比較廣泛的運用，有一定比例的資料使用
  的是 1954 北京座標系。從現代的眼光看，它並不能十分準確地表達我國國境內的空間位置。
• 西安 80 座標系
  由於後期意識到北京 54 座標系的不足，我國 1978 年 4 月在西安召開全國天文大地網
  平差會議，確定重新定位，建立的我國新地理座標系，它在中國經濟建設、國防建設和科學
  研究中發揮了巨大作用。
• 2000 國家大地座標系
  我國當前最新的國家大地座標系。2018 年，我國國土資源系統全面採用 2000 國家大地
  座標系，並要求各類國土資源資料向 2000 國家大地座標系進行轉換。
• 地方獨立座標系
  許多城市、礦區基於實用、方便與科學的目的，建立了地方座標系。
  4. 總結
  地理座標系是用經緯度表示的座標系，國際上通用的地理座標系是 WGS84 座標系。國
  內常用的地理座標系有北京 54 座標系、西安 80 座標系、2000 國家大地座標系以及地方坐
  標系；其中，西安 80 座標系最為常見，也要少部分是北京 54 座標系，、2000 國家大地座標
  系將是我國今後的主流座標系。在涉及到不同座標系轉化的時候，通常是把北京 54 座標系、
  西安 80 座標系、2000 國家大地座標系轉為通用的 WGS84 座標系。

二．投影座標系

1. 先來看看投影座標系的定義
   投影座標系是將三維的地理座標系投影到二維平面上，形成投影座標系。因此，投影座標系就是地理座標系+投影過程。投影座標系是用距離單位表示的座標系，如米。
2. 為什麼要有投影座標系這個東西
   既然都有地理座標系了，能夠表達一個地方的位置了，為什麼我們還需要投影座標系呢？以及投影到底是個怎麼樣的過程呢？地理座標系說到底是個橢圓體，它的面是曲面，在曲面上進行空間資料的處理分析比較複雜，顯然不如在一個平面上進行處理來的簡單高效，並且我們日常生活中的地圖及量測空間通常也是二維平面，在地圖製圖和線性量測時我們首先考慮把曲面轉化成平面，而這些需求誕生了投影座標系。投影的方法多種多樣，以下是一些投影轉換的方法：
   3. 常用投影坐
   3.1 UTM 投影座標系
   WGS84 地理座標系常採用 UTM 投影座標系。如何確定一個地區的 UTM 投影帶數？UTM 投影是從 180 度經線開始向東每 6°為一個投影帶，我國從西到東一共跨過了 11 個投影帶，每個投影帶的經度範圍如下圖，根據這張圖我們就能很容易判斷一個地點的 UTM 投影帶，以上海為例，上海的經度約為東經 121°，從下圖可知其位於 51 度帶；以北京為例，北京的經度約為東經 116°，其位於 50 度帶。（後面操作部分會給大家詳細講解如何由 WGS84地理座標轉為 UTM 投影座標）。
   
   3.2 我國常用投影座標系
   3.2.1 高斯-克呂格投影座標系
   我國的地形圖有如下基本比例尺：1:5 千，1:1 萬，1:2.5 萬，1:5 萬，1:10 萬，1:25 萬，1:50 萬，1:100 萬。其中，大於等於 1:50 萬的地形圖均採用高斯-克呂格投影，因此，我們平時接觸到的 cad 地形圖均為高斯-克呂格投影，絕大多數為北京 54 高斯-克呂格投影或者西安 80 高斯-克呂格投影，知道了這個知識大家是不是就能ArcGIS 中定義 cad 檔案的座標啦。高斯-克呂格投影座標系又分為 3°分帶高斯-克呂格投影座標系和 6°分帶投影座標系，其中，1:2.5 萬，1:5 萬，1:10 萬，1:25 萬，1:50 萬這幾個比例尺的地形圖採用 6°分帶，而1:1 萬及大於 1:1 萬的圖採用 3°分帶。概括來說，6°帶用於中小比例尺測圖，3°帶用於大比例尺測圖，城建座標多采用 3°帶的高斯投影，因此，我們在平時專案中接觸到的基地 CAD檔案多為 3°帶高斯投影，大家可以直接用 3°帶來定義座標。3°分帶高斯-克呂格投影從 1.5°經線開始向東每 3°為一個投影帶。我國橫跨 22 個投影帶，每個投影帶的經度範圍如下圖，根據這張圖我們就能很容易判斷一個地點的高斯投影帶，以上海為例，上海的經度約為東經 121°，從下圖可知其位於 40度帶；以北京為例，北京的經度約為東經 116°，其位於 39 度帶。（後面直接操作部分會給大家詳細講解如何定義 CAD 檔案的高斯投影）.此外，我國 1：100 萬地形圖採用蘭勃特投影，這個使用較少，大家可以忽略。
   
3. 投影座標系的表示方法
   道理我都懂，但是我還是看不懂投影座標系的名字!
   投影座標系的名字其實分成三部分：它所使用的地理座標系+以幾度分的投影帶+所在的投影帶，由於投影帶有兩種表示方法：1.以 zone 來表示; 2.以中央經線來表示，所以下面我們就這兩種表達方法分別進行舉例說明。
   4.1 以 Zone 表達投影帶
   在 ArcGIS 中，我們可以看到西安 80 座標系下，有這樣一系列的投影座標系：
   
   以 Xian_1980_3_Degree_GK_Zone_30 投影座標系為例，這些數字是什麼意思呢？
   4.2 以中央經度表示投影帶
   同樣是地理座標系是西安 80 座標系的例子:
   
   以 Xian_1980_3_Degree_GK_CM_102E 投影座標系為例，Xian_1980_3_Degree 與上面的例子含義都一樣 CM_102E 表示的是中央經線（也就是投影帶的中線）是東經 102 度。

三．國內的另類座標

在我國，出於安全考慮，所有的公開的電子地圖、導航裝置，都需要加入國家保密外掛，它是對真實座標系統進行人為的加偏處理，按照特殊的演算法，將真實的座標加密成虛假的座標，而這個加偏並不是線性的加偏，所以各地的偏移情況都會有所不同，而加密後的座標也常被人稱為火星座標系統（GCJ02），國內大部分的線上地圖都是採用的火星座標系，而百度地圖採用的是百度座標（BD09），百度座標是在火星座標的基礎上又經過加偏處理產生的。