发现自己对datum, ellipsode, coordinate system, map projection, spatial reference这些基础概念并不像自己原先想象的那么清楚。

自己整理了点材料，放在这里算是备忘吧

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1、概述
主要包括以下几个问题
基准面(Datums)和椭球体(Ellipsoids)
坐标系(Coordinate systems)
投影(Map Projections)
空间参考(Spatial References)

简单的说：地图中，基准面和椭球体一起对地球球体进行了一个理想近似，其中基准面定义了球体的形状而基准面定义了球体的位置；坐标系是用来描述地图上一点位置的方法；投影则是将球面上的地物表达转换为平面上的表达的方法；空间参考是以上三者的综合。任何地图都有自己的空间参考，这是地图表达的数学基础。

2、基准面和椭球体
地球表面本身是起伏不平，十分不规则的。为了能够在量测和制图时对其加以描述，必须使用一个规则的曲面来代替地球的自然表面。

当海洋静止的时候，其自由水面与该面上各点的重力方向成正交，这个面称为水准面。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。假想该曲面形成了一个封闭的曲面，成为大地水准面(geoid)。大地水准面所包围的形体称为大地球体。由于地球内部质量分布不均，大地水准面仍然不规则，无法用数学方法加以表达。

在测量和制图中可以用一个旋转的椭球来代替大地球体，称之为地球椭球体，简称椭球体(Ellipsoid)。椭球体可以用两个参数，即长半径a(semimajor axis)和短半径b(semiminor axis)加以描述。椭球体的特性可以用其曲率来衡量，曲率alpha=(a-b)/a。a,b,alpha成为地球椭球体的基本元素。

地球椭球体的基本元素由于推求年代、使用方法以及测定地区不同，结果并不一致。我们常用的地球椭球体有GRS75，GRS80，克拉索夫斯基1940(Krasovsky)等。

基准面(Datum)先定义了一个地球椭球体，之后确定了椭球体的中心的位置，从而以数学方式描述了地球球体的位置和形状，为构建坐标系奠定基础。我们常用的基准面有克拉索夫斯基1940(Krasovsky)，WGS84等。其中Krasovsky是我国大量存档标准地形图所使用的基准面，而WGS84是大多数卫星遥感数据和GPS所使用的基准面。

这里的基准面与高程基准面不是同一个概念。

3、坐标系
坐标系是描述地面点相对一个中心的位置。
1)地心坐标系(Geocentric coordinate system)
   以地球中心为坐标系中心，以(x,y,z)的坐标形式描述点的位置。GPS系统在其内部使用地心坐标系。
2)地理坐标系(Geographical coordinate system)
   地理坐标系是一种球面坐标系(Spherical coordinate system)以经度(latitude)和纬度(longtitude)描述点的平面位置，以点的绝对高程与海平面(sea level)的距离描述垂直位置。
3)高斯/平面坐标系(Cartesian coordinate system)
   地理坐标系是球面坐标系，球面上各点不能直接表示在平面上。必须运用地图投影(map projection)的方式，建立地球表面上的点与平面上的点的函数关系。点的垂直位置由点的绝对高程到海平面间的距离描述。
   高斯坐标系特性与特定的地图投影方式相关，又称为投影坐标系(Projected coordinate system)。

4、地图投影
由于球面无法直接展开为平面，必须通过数学方式建立球面上的点与平面上的点的关系，才能将球面上的点表示到平面上。这种在球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法称为地图投影。
地图投影必然带来地物的几何形变，包括长度变形，面积变形和角度变形，一般可以用变形椭圆对于地图投影的变形加以分析。假定在球面上存在一个极小的圆，可以忽略曲面的影响视为平面，称之为微分圆。当投影到平面上后成为微小的椭圆。椭圆半径与小圆半径之比可以说明长度变形；椭圆面积与小圆面积之比可以说明面积变形；椭圆上任意两个方向线夹角与小圆上相应两方向线夹角之差可以说明角度变形。
常用的地图投影方式
1)高斯--克吕格投影(Gauss-Kreg Projection)
2)墨卡托投影(Mercato Projection)
3)阿尔伯特投影(Albert Projection)

5、空间参考
空间参考是基准面和椭球体、坐标系以及投影的综合。空间参考定义了一个椭球体以及相应的基准面，同时定义了一个坐标系，可以是地心坐标系、地理坐标系或投影坐标系。如果为投影坐标系的话，同时还定义了一个相关联的地图投影方式。

参考资料
高等教育出版社 地图学
ESRI    Understanding Map Projections
Morten Nielsen Spatial references coordinate systems, projections, datums, ellipsoids – confusing?