来源：http://chzhou.blog.sohu.com/100634843.html

看了很多人讲这几个概念，大山觉得没有讲清楚，我也来学习一下，讲一下：

为了把地球上的一个位置，例如某个商场的位置进行确切的描述，我们需要建立坐标系。这样，有好多种坐标系：

1、笛卡尔坐标系，就是我们从小到大学习的坐标系，平面的或立体的，我们给一个原点，二个或三个方向，各个方向上定义一个单位长度。这个坐标系一般是概念坐标系，人们不关心坐标系的单位长度。也就是说，（1，1）这个平面上的点，我们不知道它离两个坐标轴是一公分还是一公里，我们也不关心，通常几个坐标轴的单位长度是相同的。
2、本地坐标系，在笛卡尔坐标系中，我们如果定义某个确切的位置为原点，确切的方向为坐标轴，确切的长度为坐标单位，可以建立本地坐标系，或称地方坐标系。比如，定义武汉市政府为起算原点，正北为Y轴正方向，正东为X轴正方向，以米为长度单位，描述武汉市内的所有位置。这是可以的，很确切的。用于武汉市的测量，建立地图，不会有太大的问题。但是地球是一个圆的，这种测量方法在离原点越远的位置，误差就越大，距离和面积的度量越不准确，不适合大范围的测量。如全国的道路网，我们以哪个地方为原点呢，离原点较远的域，100公时的路程在地图上可能就变成80公里或120公里。
3、地理坐标系。这样，我们直接用经纬度对坐标进行度量，这实际上是大地坐标，或称地理坐标。大地坐标系或称地理坐标系理论上是这样的，我们假想有一个地心，向北级点建立一个轴，以格林威治和南北极三个点作一个大圆弧，得到0度和180度经线。和南北极这个轴垂直的大圆面，和地表的交线也为一个大圆，就是赤道。这个坐标系实际上称为球面极坐标，经纬度是两个极角，再加上一个极半径，也就是离地心的距离，我们可以描述地球内部，地球表面，天空，太空中的仍何点。
注意，这里的地心是一个假想的地球内部的点。我们不要极半径，只有经纬度，我们如何描述地表的一个位置呢。我们讲(120E，30N)这个坐标，是假想地表上的某个点。我们也假想地球是一个球，它有某个固定的半径。这样我们说经纬度就是在这个假想的球面上的某个位置。
4，椭球体。有人为了描述地球这个不规则的球体，就用一个椭球来描述它。通常是用长轴，短轴，扁率等参数来描述一个旋转的椭球体。有很多研究者定义了不同的参数，描述了不同的椭球体。人们试图用它来逼近真实的地球表面。
假设把这个椭球的球心放在地球内的某个位置，再转运它，使这个椭球的三个轴分别指向地球的某些方向，是的，这样我们就得到了想要的地球面。每个经纬度坐标和这个椭球面上的位置一一对应。这是一个理想的情况，默认的情况下也是这样的。
地球的形状有点扁，我们用椭球，这很好。然而，地球上有的地方高，有的地方低，局部形状极不规则。如果全球各地都用这个椭球来进行量测，也就是说，我们都把自己的位置对应到这个椭球上去的话，会产生一些问题。主要是测量上的问题，因为椭球一定，两个点一定，这两个点的距离是可以解算的，但是椭球上的位置可能比实际的位置“高”或者“低”，所以在距离和面积的量测上都会产生误差，这个误差在很多地区无法忽略不计。
5，大地基准面。不同的国家选择了适合的椭球，并把这个椭球的位置（球心位置）进行一些调整，比如朝X，Y，Z各偏移多少，可能还需要旋转一点点，以使该椭球在该国家所处的地区和地表尽可能的吻合。这样极大的减少量测产生的误差。因此可以看出，基准面是椭球（ELLIPSOID_ID）经过平移（SHIFT_X,SHIFT_Y,SHIFT_Z),旋转(ROTATE_X,ROTATE_Y,ROTATE_Z),缩放(SCALE_ADJUST)形成的。经过变换去拟合地表的某一局部的椭球体，称为参考椭球体。也就是说，一个椭球经不过同的变换可以对应与多个参考椭球。这些括号中的英文就是基准面主要的定义参数，实际上就是数学模型。大地基准面称为参考椭球面，也是可以的，但要明白的是，基准面大多不是指全球的一个面，而是旋转椭球经过平移旋转等变换后切合到某一区域的那部分表面，在该区域，椭球面和地表较好的吻合，测量的精度可以满足需要。
大地基准面，与“高程基准面”不是同一基准面，高程基准面在我国是以似大地水准面为起算面，所确定的高程为正常高，而大地基准面是大地高的起算面，大地高与正常高之差即为高程异常。
6，大地坐标系，大地基准面对应的椭球确定了一个大地坐标系。因此各地区的大地坐标系也不是统一的。
7，投影坐标系。在地图出版的时候，通常是一个纸平面。因此，如何把大地坐标表示的坐标映射到平面上，是一个问题。很多投影方法因此产生，如心射投影，横轴墨卡托投影，高斯投影等。通常有的要求等面积，有的要求等距离，有的要求等方向。例如墨卡托投影的地图上，一条直线上的处处方向是一样的。而采用心射投影生成的地图上，一条直线段则代表了球面上的一段大圆弧。不巾和应用和不同的区域，适合用不同的投影方式。

以上是大山的见解，欢迎批评指正。