【干货】常见的投影坐标系的特点与区别

在测绘和地理信息系统（GIS）中，投影坐标系用于将地球曲面（椭球面）上的地理坐标（经纬度）转换为平面坐标（如X、Y），以便于测量、制图和空间分析。不同的投影坐标系适用于不同的区域和用途，以下是常见投影坐标系及其特点与区别的详细说明：

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常见投影坐标系分类

投影坐标系通常由以下两部分组成：

1. 大地基准面（Datum）：

定义地球椭球体的形状和大小（如WGS84、CGCS2000、北京54、西安80等）。

2. 投影方式（Projection）：

将椭球面转换为平面的数学方法（如高斯-克吕格、UTM、兰勃特等）。

常见的投影坐标系包括：

✦✦高斯-克吕格投影（Gauss-Krüger）

✦✦通用横轴墨卡托投影（UTM）

✦✦兰勃特等角圆锥投影（Lambert Conformal Conic）

✦✦墨卡托投影（Mercator）

✦✦阿尔伯斯等面积圆锥投影（Albers Equal Area Conic）

✦✦Web墨卡托投影（Web Mercator）

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各投影坐标系的特点与区别

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高斯-克吕格投影（Gauss-Krüger）

适用地区：

中国、俄罗斯等国家(中国国家基本比例尺地形图采用)。

特点：

横轴切圆柱投影，等角投影（角度不变，形状不变）。

按经差3°或6°分带（中国采用6°带，1:2.5万~1:50万比例尺）。

中央子午线无长度变形，离中央子午线越远，变形越大。

坐标表示：X（北向坐标，赤道为0）、Y（东向坐标+500km避免负值）。

应用：

中国国家基本比例尺地形图（CGCS2000、西安80、北京54）。 工程测量、地籍测绘。

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通用横轴墨卡托投影（UTM）

适用地区：

全球范围（除极地外）。

特点：

横轴割圆柱投影，等角投影。

按经差**6°分带（全球共60个带，编号1~60）。

中央子午线比例因子为0.9996（减小边缘变形）。

坐标表示：X（北向坐标，赤道为0）、Y（东向坐标+500km）。

应用：

国际军事、航空、GPS测量。

全球GIS数据（如Google Earth部分数据）。

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兰勃特等角圆锥投影

适用地区：

中纬度地区（如美国、中国东部）。

特点：

圆锥投影，适合东西延伸区域。

等角投影，角度不变，面积变形较小。

通常采用**双标准纬线**（如25°N和47°N）。

应用：

中国省级行政区地图（如山东省、江苏省）。

气象、航空导航。

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墨卡托投影（Mercator）

适用地区：

航海、全球地图（但高纬度变形极大）。

特点：

正轴切圆柱投影，等角投影。

赤道无变形，越靠近两极变形越大（格陵兰看起来和非洲一样大）。

应用：

航海导航（航线为直线）。

旧版Google Maps（已被Web墨卡托取代）。

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Web墨卡托投影（Web Mercator / EPSG:3857）

适用地区：

互联网地图（如Google Maps、百度地图、ArcGIS Online）。

特点：

基于墨卡托投影，但采用**WGS84椭球**简化计算。

非严格等角，高纬度区域面积变形极大（两极无法显示）。

坐标范围：X/Y ∈ [-20037508.34, 20037508.34]。

应用：

在线地图服务（Google Maps、OpenStreetMap）。

瓦片地图（Tile-based mapping）。

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阿尔伯斯等面积圆锥投影

适用地区：

需要保持面积准确的地图（如土地利用、人口密度）。

特点：

等积投影，面积比例正确，但形状和角度有变形。

采用双标准纬线（如中国常用的25°N和47°N）。

应用：

中国全国土地利用图。

统计地图（如人口密度分布）。

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投影坐标系对比表

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如何选择合适的投影坐标系？

1. 考虑区域范围：

小区域（城市、工程）：高斯-克吕格（3°或6°带）。

全球或跨国：UTM或Web墨卡托。

中纬度东西延伸区域：兰勃特圆锥投影。

2. 考虑变形需求：

角度不变：高斯、UTM、兰勃特（等角投影）。

面积不变：阿尔伯斯（等积投影）。

3. 考虑应用场景：

在线地图：Web墨卡托（EPSG:3857）。

国家测绘：CGCS2000 + 高斯投影。

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总结

高斯-克吕格和UTM是最常用的横轴投影，适用于大比例尺测量。兰勃特适合中纬度地区，阿尔伯斯适合需要面积准确的统计地图。Web墨卡托是互联网地图的事实标准，但高纬度变形严重。

在实际应用中，需根据区域位置、用途、精度要求选择合适的投影方式，并在GIS软件中正确设置参数。

来源：玄宿科技