城市洪涝建模对城市规划和防洪减灾至关重要。城市地形复杂，空间数据采用多种坐标系，如国家大地、WGS-84、地方独立等。这些系统在参数、投影和基准面上存在差异，处理不当会影响模型准确性。本文将比较分析这些坐标系，并探讨转换方法，从定义特点出发，结合案例详细说明转换步骤和注意事项，帮助读者理解差异并掌握转换技巧，提高建模精度和效率。

01.坐标系统的定义

        坐标系分为 地理坐标系 和 投影坐标系 。

地理坐标系 (Geographic Coordinate System)

        地理坐标系其实是用了一个规则的球面来代表地球表面。在球面上画一张经纬网，球面上的一点就有了它的经纬度，这也就是地球上每一点的坐标。因此，地理坐标系中的坐标是以经纬度来表示的。

投影坐标系 (Projected Coordinate System)

        生活中用到的地图是平面的，在实际施工中，施工图纸也是平面的，但我们的地理坐标系是球面坐标，怎么将球面上的坐标转移在张平面的纸上呢?这就引入了投影的概念。将球面坐标转化为平面坐标的过程称为投影。因此投影坐标系的实质是平面坐标系统，坐标单位通常为米。

投影坐标系=地理坐标系+投影方式

        了解投影与地理坐标系的关系至关重要，因为GIS中的许多操作都依赖于坐标系统。投影坐标系用于定量计算，而地理坐标系以经纬度表示。ArcGIS的动态投影功能可能导致界面显示的坐标与实际数据坐标不一致。简而言之，区分两者可依据数据单位：经纬度为地理坐标系，米为投影坐标系。

        至于我们现在使用的投影方式 ，如高斯-克吕格投影、Lambert投影、Mercator投影，这得感谢历史上各位聪明人。当然，投影方式是人们自己创造的，如果有需要、有能力，也可以自己创造一个投影方式来使用。

02.高斯-克吕格投影 （我国常用）

        我国大中比例尺地图多采用高斯-克吕格投影。城建项目一般都采用这个投影。

        投影后建立的高斯平面坐标系，指的是以中央子午线与赤道的交点作为坐标原点，以中央子午线的投影为纵坐标轴X，规定X轴向北为正，以赤道的投影为横坐标轴Y，Y轴向东为正，形成的坐标系。

        数学上的坐标系，X代表横坐标，Y代表纵坐标。可以发现，高斯平面坐标系中的X、Y和数学坐标系中的X、Y是颠倒过来的。

        投影会造成一定变形。为了控制投影后的长度变形，通常是按6度和3度分带投影，度指的是经度。有一些工程项目，也有按照15度分带投影的，或者是其他度数分带的。具体分带法是 ：

• 6度 分带从本初子午线开始，按 经差6度 为一个投影带自西向东划分，全球共分 60 个投影 带，带号分别为1-60

• 3度 投影带是从东经1度30秒经线开始，按 经差3度 为一个投影带自西向东划分，全球共分 120个投影带

        地球分东西半球，所以按6度分带，一个半球有30个投影带;按3度分带，一个半球有60个投影带。我国经度范围西起73°，东至135°，横跨 11个六度带，13带到23带，3度带 数量多一倍， 从24带到45带。要注意的是，同一个带的投影坐标系分加带号和不加带号两种。

03.典型案例

        下面通过一个实例来看怎么为一个数据选择正确的投影坐标系，更加深入认识投影坐标系。

         假设这个矢量数据(范围在中国)已知坐标系是CGCS2000，已知一连串的坐标，此处X、Y已颠倒过:(41569821,4590855)，(x,y) 单位为米。

1. 由于坐标单位为米(平面坐标)，这个数据的坐标系肯定是一个投影坐标系。下一步判断用的是三度分带还是六度分带，以及属于的投影带。
2. 根据横坐标(有8位数字，前两位一定是带号)可以知道这个数据位于41带上，由于我国横跨的三度带为24到45带，横跨的六度带为13到23带，因此可以判断这个数据的坐标系是CGCS2000三度分带下的41带投影。如果坐标没有带号，则根据该数据的经纬度范围来确定是哪个投影带。
3. 在ArcGIS中使用定义投影工具，为该数据定义正确的投影坐标系。

        同时，我们需要知道投影坐标系名称的含义，才能准确地选择我们想要的那个坐标系。比如CGCS2000坐标系中有 ：

• `CGCS20003degreeGKCM123E` —— 三度分带下的41带投影(横坐标没有带号)

• `CGCS20003degreeGKZone_41` —— 三度分带下的41带投影(横坐标有带号)

• `CGCS2000GKCM_123E` —— 六度分带下的21带投影(横坐标没有带号)

• `CGCS2000GKZone_21` —— 六度分带下的21带投影(横坐标有带号)

       前两者带有3°的就是三度分带下的投影，后两个则是六度分带下投影。123E表示中央经线 的经度是123°，并且横坐标没有带号。另外两个则是坐标加带号的投影坐标系。