我们一般获取的数据是大地坐标，也就是用经纬度和高程表示的坐标（比如 WGS 84），那么，这样的坐标是怎么转换到地图上的呢？这就 空间坐标转换与投影制图的流程，总结起来就两步：基准转换和投影转换。以 WGS84 坐标的转换为例，我们一步步拆开，先介绍几个概念：
1. WGS84
- 全称：World Geodetic System 1984。
- 是 GPS 等卫星导航系统使用的全球统一大地基准。
- 表示位置的方式：大地坐标 (φ,λ,h)(\varphi, \lambda, h)(φ,λ,h)，即 经纬度 + 高程。
2. 国家大地坐标系
- 不同国家为了本国测绘，会定义自己的大地基准。
- 例如：中国曾用 北京54、西安80，现在逐渐采用 CGCS2000（中国大地2000坐标系）。
- 它们与 WGS84 在椭球参数、原点位置等方面有细微差别。
- 因此需要 基准转换（通常是七参数 Helmert 变换）：
(X,Y,Z)CGCS=(1+m)R⋅(X,Y,Z)WGS84+Δ (X,Y,Z)_{CGCS} = (1+m)R \cdot (X,Y,Z)_{WGS84} + \Delta (X,Y,Z)CGCS=(1+m)R⋅(X,Y,Z)WGS84+Δ
3. 高斯投影（Gauss–Krüger 投影）
- 国家坐标系给的是 经纬度坐标 (φ, λ)，但地图和测绘工程需要 平面直角坐标 (x, y)。
- 所以要进行 投影变换：把椭球面 → 平面。
- 中国大比例尺测绘常用 高斯-克吕格投影，是横轴墨卡托投影的变种，等角，适合东西跨度不大的地区。
4. 整体流程解释
所以
WGS84 (GPS) →基准转换 国家大地坐标系 (如CGCS2000) →投影变换 高斯投影平面坐标 (x, y) \text{WGS84 (GPS)} \;\;\; \xrightarrow{\text{基准转换}} \;\;\; \text{国家大地坐标系 (如CGCS2000)} \;\;\; \xrightarrow{\text{投影变换}} \;\;\; \text{高斯投影平面坐标 (x, y)} WGS84 (GPS)基准转换国家大地坐标系 (如CGCS2000)投影变换高斯投影平面坐标 (x, y)
- 第一步（基准转换）：把 GPS 得到的 WGS84 经纬度转到本国的椭球基准上。
- 第二步（投影转换）：把经纬度投影到平面，得到可用于测绘、工程、GIS 的直角坐标。
🔑 总结：
GPS 获取的位置（WGS84） → 换算到国家统一的大地基准坐标系（比如 CGCS2000） → 再进行高斯投影得到平面坐标 (x, y)，用于制图与工程应用。