1. 地球的三级逼近

1.1 大地水准面

1. 概念
   地球的自然状态下其表面并不是连续不断的，高山、悬崖的存在，使得地球表面存在无数的凸起和凹陷，因此，对地球表面的第一层抽象，大地水准面即得到了一个连续、闭合的地球表面。大地水准面的定义是：假设当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的曲面，这就是大地水准面。
2. 缺点
   无法用数学公式表示

1.2 旋转椭球体

一个扁率极小的椭圆绕短轴旋转所形成的规则椭球体，该椭球体接近于大地水准面，有3个参数，长半轴，短半轴和扁率。

1.3 参考椭球体

对于同一个椭球体，无法很好地表示每一个地区。因此选用不同的旋转椭球来近似表示不同地区的特征，称为参考椭球体。参考椭球体是与某个区域如一个国家大地水准面最为密和的椭球体，不同的参考椭球体有不同的椭球参数。

2. 地理坐标系（大地坐标系）

2.1 大地基准面

1. 概念
   椭球体是对地球的抽象，不能与地球表面完全重合，在设置参考椭球体的时候必然会出现有的地方贴近的好（参考椭球体与地球表面位置接近），有地地方贴近的不好的问题，因此这里还需要一个大地基准面来控制参考椭球和地球的相对位置。大地基准面就是调整参考椭球体方位后其所在的表面。
2. 分类

• 地心基准面：使用地球的质心作为原点，使用最广泛的是 WGS 1984。

• 区域基准面：特定区域内与地球表面吻合，大地原点是参考椭球与大地水准面相切的点，例如Beijing54、Xian80。

2.2 地理坐标系

有了参考椭球和大地基准面两个因素就可以建立地理坐标系了，地面点的位置用大地经度、大地纬度和大地高度表示：(L, B, H)。与大地基准面对应，大地坐标系可分为参心大地坐标系和地心大地坐标系。
不同坐标系之间的转化可以通过七参数转化法，但参数不公开，只能通过控制点。

（1）参心大地坐标系：指经过定位与定向后，地球椭球的中心不与地球质心重合而是接近地球质心。区域性大地坐标系。是我国基本测图和常规大地测量的基础。如Beijing54、Xian80。
（2）地心大地坐标系：指经过定位与定向后，地球椭球的中心与地球质心重合。如CGCS2000、WGS84。

3. 投影坐标系

1. 概念
   投影坐标系的实质是平面坐标系统，地图单位通常为（米）。投影坐标系=地理坐标系+投影函数算法。投影坐标系使用XYZ 来表示地球上一点的位置。
2. 常见投影

• 高斯-克吕格投影（横轴墨卡托投影/横轴等角切圆柱投影）,我国1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万比例尺的地形图均采用高斯克吕格投影。
• 兰伯特Lambert投影（正轴等角割圆锥投影），适用于小于1：100万（包括1：100万)的地图。
• 墨卡托(Mercator)投影，又名“等角正轴圆柱投影”
• Web 墨卡托投影：它接收的输入是Datum为WGS84的经纬度，但在投影时不再把地球当做椭球而当做半径为6378137米的标准球体，以简化计算。
• EPSG4326：Web墨卡托投影后的平面地图，但仍然使用WGS84的经度、纬度表示坐标；
• EPSG3857：Web墨卡托投影后的平面地图，坐标单位为米。
• UTM投影（通用横轴墨卡托投影）：是一种等角横轴墨卡托投影，圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈。UTM是由美国制定，因此起始分带并不在本初子午线，而是在180度，因而所有美国本土都处于0－30带内。UTM 投影是为了全球战争需要创建的，美国于 1948 年完成这种通用投影系统的计算。

3. Arcgis中投影坐标系含义
   

参考

1. https://blog.csdn.net/yangniceyangyang/article/details/103967687
2. https://zhuanlan.zhihu.com/p/375745390?utm_id=0
3. https://zhuanlan.zhihu.com/p/389414147
4. https://zhuanlan.zhihu.com/p/144533667
5. 投影：https://zhuanlan.zhihu.com/p/65282181?from=singlemessage