網(wǎng)上已經(jīng)有好多作者都不吝筆墨，寫(xiě)了好多有關(guān) Web Mercator這個(gè)坐標(biāo)系的前世今生。多搜羅多攝入，我們會(huì)得到很多有用的信息。今天討論到 3758，3857，102100，900913…… 這些ID又一石激起千層浪，看來(lái)整理總結(jié)下還是有點(diǎn)必要。

Web Mercator 如何定義？

我們知道，地理數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系一般有兩大類(lèi)，一是地理坐標(biāo)系(GCS)，是經(jīng)緯度單位的橢球坐標(biāo)系；二是投影坐標(biāo)系(PCS)，是平面直角坐標(biāo)系。

投影坐標(biāo)系（PCS）的定義一般會(huì)包含兩方面的定義信息：
（1）基準(zhǔn)面/Datum — 與GCS相應(yīng)
（2）投影方法/Projection Method

1

Web Mercator 是一個(gè)投影坐標(biāo)系統(tǒng)，其基準(zhǔn)面是 WGS 1984 。

那么，第一個(gè)問(wèn)題，WGS 1984 是什么？

“ 世界大地坐標(biāo)系是美國(guó)國(guó)防部制圖局（Defence Mapping Agency， DMA）為統(tǒng)一世界大地坐標(biāo)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全球測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的一致性，定義用于制圖、大地、導(dǎo)航的坐標(biāo)基準(zhǔn)。它包括標(biāo)準(zhǔn)地球坐標(biāo)框架、用于處理原始觀測(cè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)橢球參考面（即基準(zhǔn)和參考橢球）和定義標(biāo)準(zhǔn)海平面的重力等勢(shì)面（大地水準(zhǔn)面）?！保ㄕ浴洞蟮刈鴺?biāo)系統(tǒng)及其應(yīng)用》）

在上面一段中可以知道，定義一個(gè)坐標(biāo)系絕對(duì)是一個(gè)復(fù)雜浩大的數(shù)學(xué)工程。 我們經(jīng)常聽(tīng)說(shuō)的 WGS 1984 （或 WGS 84）就是其中一個(gè)世界大地坐標(biāo)系統(tǒng)。我們經(jīng)常使用的 GPS 的坐標(biāo)參考系統(tǒng)也是它。

WGS 1984 的具體定義參數(shù)：

GCS_WGS_1984
WKID: 4326 Authority: EPSG

Angular Unit: Degree (0.0174532925199433)
Prime Meridian: Greenwich (0.0)
Datum: D_WGS_1984
Spheroid: WGS_1984
Semimajor Axis: 6378137.0
Semiminor Axis: 6356752.314245179
Inverse Flattening: 298.257223563

通過(guò)參數(shù)描述，我們知道 WGS 1984 是一個(gè)長(zhǎng)半軸(a)為6378137，短半軸（b）為6356752.314245179 的橢球體，扁率(f)為298.257223563，f=(a-b)/a 。

2

Web Mercator 坐標(biāo)系使用的投影方法不是嚴(yán)格意義的墨卡托投影，而是一個(gè)被 EPSG（European Petroleum Survey Group）稱(chēng)為偽墨卡托的投影方法，這個(gè)偽墨卡托投影方法的大名是 Popular Visualization Pseudo Mercator，PVPM。 看起來(lái)就覺(jué)得這個(gè)投影方法不是很?chē)?yán)謹(jǐn)?shù)臉幼樱蟊娀?？受歡迎的？可視化偽墨卡托投影……

因?yàn)檫@個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)是 Google Map 最先使用的，或者更確切地說(shuō)，是Google 最先發(fā)明的。在投影過(guò)程中，將表示地球的參考橢球體近似的作為正球體處理（正球體半徑 R = 橢球體半長(zhǎng)軸 a）。這也是為什么在 ArcGIS 中我們經(jīng)?？吹竭@個(gè)坐標(biāo)系叫 WGS 1984 Web Mercator (Auxiliary Sphere)。Auxiliary Sphere 就是在告知你，這個(gè)坐標(biāo)在投影過(guò)程中，將橢球體近似為正球體做投影變換，雖然基準(zhǔn)面是WGS 1984 橢球面。

后來(lái)，Web Mercator 在 Web 地圖領(lǐng)域被廣泛使用，這個(gè)坐標(biāo)系就名聲大噪。盡管這個(gè)坐標(biāo)系由于精度問(wèn)題一度不被GIS專(zhuān)業(yè)人士接受，但最終 EPSG 還是給了 WKID:3857。

下面放一張?jiān)?EPSG 官網(wǎng)上找到的3857坐標(biāo)的具體參數(shù)介紹，供參考：

Web Mercator 的陰暗面

Web Mercator 無(wú)論是來(lái)自Google程序員的謬誤，還是為了簡(jiǎn)化換算的有意為之，現(xiàn)在它都已經(jīng)名正言順的成為了 Web 底圖的最受歡迎平面坐標(biāo)系。

問(wèn)題又來(lái)了，為什么這么受歡迎的坐標(biāo)系還會(huì)受到GIS大咖的詬病？

拒絕給這個(gè)坐標(biāo)系分配 坐標(biāo)系ID 的原話是這樣的：

“ The projected coordinate reference system originally lacked an official spatial reference identifier (SRID), and the Geodesy subcommittee of the OGP’s Geomatics committee (also known as EPSG) refused to provide it with one, declaring “We have reviewed the coordinate reference system used by Microsoft, Google, etc. and believe that it is technically flawed. We will not devalue the EPSG dataset by including such inappropriate geodesy and cartography.” ”

這不是EPSG 冷酷無(wú)情無(wú)理取鬧，從技術(shù)角度看是有原因的。簡(jiǎn)而言之，主要原因在于基準(zhǔn)面被篡改后，本來(lái)是等角投影的Mercator坐標(biāo)變換算法，不再等角了，而是近似等角，也就是出現(xiàn)角度變形。這種變形勢(shì)必影響了坐標(biāo)的精度，如下是某位GIS專(zhuān)家給出的概要說(shuō)明（閃亮的最后一條）：

如果你想進(jìn)一步關(guān)心細(xì)節(jié)，想知道這位專(zhuān)家對(duì) Web Mercator 的 dark side 的深入見(jiàn)解，點(diǎn)這里看看。

不再混亂的 ID

也是由于GIS專(zhuān)業(yè)人士的質(zhì)疑，這個(gè)坐標(biāo)系的ID經(jīng)歷了曲折的過(guò)程，好多做Web開(kāi)發(fā)的朋友都感到困惑。簡(jiǎn)單地順一下：

OpenLayers:900913 由于得不到官方的認(rèn)證ID，Google為Web Mercator 任性地制定了這個(gè)ID，自?shī)首詷?lè)，也祝大家玩的開(kāi)心……下面可不是我編的。

i think 900913 is great.
9-g
0-o
0-o
9-g
1-l
3-e
get it? 900913 is equal to google. THAT’S AMAZING ! =-)

EPSG:3785 這是 EPSG 在 2008 年給 Web Mercator 設(shè)立的WKID，但是這個(gè)坐標(biāo)系的基準(zhǔn)面是正圓球，不是WGS 1984。 存在了一段時(shí)間后被棄用。

EPSG:3857 EPSG為 Web Wercator 最終設(shè)立的WKID，也就是現(xiàn)在我們常用的Web 地圖的坐標(biāo)系，并且給定官方命名 “WGS 84 / Pseudo-Mercator“。

ESRI:102113 Esri內(nèi)部使用ID，與 EPSG:3785 相應(yīng)。已被棄用。

ESRI:102100 Esri內(nèi)部使用ID，與 EPSG:3857 相應(yīng)。

因此，細(xì)心地話，會(huì)發(fā)現(xiàn)在 ArcGIS Server 的REST 服務(wù)頁(yè)面中，Web Mercator 的空間參考會(huì)記做： 102100(3857)

這些東西其實(shí)一直都是公開(kāi)的，博主沒(méi)有生產(chǎn)這些小秘密，只是小秘密的搬運(yùn)工。