如今我在什么地方?我不知道那是什么地方。我猜不着。到底这里是哪里?映入我
眼帘的只是不知何处去的人蔓，行色匆匆地从我身边走过去。
村上春树
第四章 空间参照系统和地图投影
导读：正如上一章所描述的，一个要素要进行定位，必须嵌入到一个空间参照系中，
因为 GIS 所描述是位于地球表面的信息，所以根据地球椭球体建立的地理坐标（经
纬网）可以作为所有要素的参照系统。因为地球是一个不规则的球体，为了能够将
其表面的内容显示在平面的显示器或纸面上，必须进行坐标变换。
本章讲述了地球椭球体参数、常见的投影类型。考虑到目前使用的 1：100 万以上地
形图都是采用高斯——克吕格投影，本章最后又对该种投影类型和相关的地形图分
幅标准做了简单介绍。
1．地球椭球体基本要素
1．1 地球椭球体
1．1．1 地球的形状
为了从数学上定义地球，必须建立一个地球表面的几何模型。这个模型由地球的形状决
定的。它是一个较为接近地球形状的几何模型，即椭球体，是由一个椭圆绕着其短轴旋转而
成。
地球自然表面是一个起伏不平、十分不规则的表面，有高山、丘陵和平原，又有江河湖
海。地球表面约有 71%的面积为海洋所占用，29%的面积是大陆与岛屿。陆地上最高点与海
洋中最深处相差近 20 公里。这个高低不平的表面无法用数学公式表达，也无法进行运算。
所以在量测与制图时，必须找一个规则的曲面来代替地球的自然表面。当海洋静止时，它的
自由水面必定与该面上各点的重力方向（铅垂线方向）成正交，我们把这个面叫做水准面。
但水准面有无数多个，其中有一个与静止的平均海水面相重合。可以设想这个静止的平均海
水面穿过大陆和岛屿形成一个闭合的曲面，这就是大地水准面（图 4-1）。
图 4-1：大地水准面
大地水准面所包围的形体，叫大地球体。由于地球体内部质量分布的不均匀，引起重力
方向的变化，导致处处和重力方向成正交的大地水准面成为一个不规则的，仍然是不能用数
学表达的曲面。大地水准面形状虽然十分复杂，但从整体来看，起伏是微小的。它是一个很
接近于绕自转轴（短轴）旋转的椭球体。所以在测量和制图中就用旋转椭球来代替大地球体，
