03-地图开发中的坐标系系统(一)
（1）地理坐标系与投影坐标系的定义
众所周知，地球不是一个标准的球体，而是一个近似的椭球体，越靠近赤道则越宽。既然是一个三维物体，那么进行坐标系定位一般来说需要 x，y，z 一个三维坐标系来定义。但是为了更好的在球面上进行定位，所以就采取了使用经纬度的方式，在 GIS 开发中，以经度、维度以及相对高度所组成的坐标系将其称作为地理坐标系（Geographic Coordinate System， 简称 GCS）。
而在平时使用手机地图或者网页地图的时候，展现在我们面前的则是一个平面地图。如果说此时我们需要查询自己去某个饭店有多远，手机会告诉我们距离多少公里或者多少米，所以我们得到两个地点之间的距离是平面距离，使用米或者千米做单位。而此时的定位坐标系，就被称作为投影坐标系（Projection Coordinate System，简称PCS）。
很显然，我们平时使用的平面地图，肯定是做了这样一件事情，那就是将地理坐标系转换成投影坐标系。但是，一个球面从直观上是无法展开成一个连续的，没有褶皱的平面的，因此我们需要一定的数学方法进行转换。
其实从投影坐标系的名称也可以看出，坐标系转化的方法就是投影。可以想象一下，一个3D的物品被光照射之后的影子，是不是就是2D平面了。当然坐标系的转换肯定不是随便投影就行，为了让投影之后的坐标系有一定的使用价值，投影的方式一般都会具备一定的规律，比如投影后距离不变，或者角度不变等。
（2）投影类型
墨卡托投影 （Mercator Projection） 是在1569年，当时的地理学家杰拉杜斯·墨卡托提出的一种角度不变的投影方式，又被称作为等角正切圆柱投影。我们可以想象一下，将地球置于一个空心圆柱体中，其中地球的赤道正切于圆柱体。然后假设地心有一个灯泡，灯泡的光线能够透过地表照射到圆柱体表面，那么地球球面上的绝大部分区域都会相应的被投影到圆柱体上。此时将圆柱体展开，以赤道的投影为横坐标，以本初子午线的投影的纵坐标，就得到了以墨卡托投影所构成的平面坐标系。该投影有以下特点：
- 经线、纬线分别为平行直线，并且经纬线之间互相垂直；
- 纬度越高的地方，投影面积形变越大，而在纬度无限接近于极点的位置，面积则会无限大，因此纬度的上限和下限分别是北纬 89° 和南纬 89°。
- 虽然在面积上有形变，但是是各个方向上的均等扩大，所以保证了地图方向、角度以及位置关系的正确性。
web墨卡托，也称伪墨卡托（Pseudo Mercator Projection) ，属于一种不严格的墨卡托投影方式，其被 Google Map 最先发明，后续又被Bing，百度， OSM 等各个网络地图服务商使用，因此成为了互联网电子地图最常见的投影方式。
其和墨卡托投影的最大区别在于，墨卡托投影是建立在地球是一个椭球体的基础上进行投影公式计算的，而 Web 墨卡托在其计算公式上直接将椭球体变成了球体，大大简化了投影转化的计算方法。
在日常地图使用中，使用 web 墨卡托投影的地图已经足够了。但是如果有一些其他的要求，比如说要精确描述区域面积，则一般使用圆锥投影，比如阿尔伯斯投影、兰伯特投影等，这里就不再具体展开，感兴趣的可以自行查看其他常见的地图投影方式。