《地理信息系统概论3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地理信息系统概论3（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授第2讲 地理空间参照系统与地图投影 本讲导引 地理空间 地球模型 空间坐标系统 地图投影 高程系统 坐标系统的转换 地图的分幅和编号南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授2.3 空间坐标系统地球上的任何一点都有其相应的空间位置,对该位置进行度量,则需要建立坐标系统。坐标系统是以地球参考椭球为依据建立的,一般采用三种方式:大地坐标(地理坐标)系统空间直角坐标系统投影坐标系统南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息
2、科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授 地理坐标系是以地理极(北极、南极)为极点。 通过A点作椭球面的垂线，称之为过A点的法线。 法线与赤道面的交角， 叫做A点的纬度B。 过A点的子午面与通过原英国格林尼治天文台的子午面所夹的二面角，叫做A点的经度L。 大地/地理坐标系统NSE赤道纬线本初 子午线WAB L南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛
3、业华教授盛业华教授空间直角坐标系统 1954北京空间直角坐标系l参考椭球：Krassovsky椭球l大地原点：前苏联普尔科沃 天文台lZ轴：平行于地球质心指向 地极原点JYD1968的方向lX轴：在大地起始子午面内 与Z轴垂直指向经度0方向lY轴：与Z、X轴构成右手 直角坐标系ZXY地球质心赤道南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授空间直角坐标系统 1980西安空间直角坐标系l参考椭球：1975国际椭球l大地原点：陕西泾阳县永乐 镇lZ轴：平行于地球质心指向地 极原点JYD1968的方向lX轴：在大地起始子午面内与 Z轴垂直指向经
4、度0方向lY轴：与Z、X轴构成右手直 角坐标系ZXY地球质心赤道JYD1968南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授空间直角坐标系统 WGS84空间直角坐标系l参考椭球：WGS-84椭球l原点：地球质心lZ轴：BIH1984定义的协议地 球极（CTP）lX轴：BIH1984的零子午面与 CTP赤道的交点lY轴：与Z、X轴构成右手直 角坐标系ZXY地球质心赤道CTP南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授投影坐标系统使用地图投影方法，建立地球表面和平面上点的函数关系，使地
5、球表面上任一点由大地/地理坐标（L,B）确定的点，在平面上必有一个与它对应的点，平面任一点的位置可以采用平面坐标或极坐标表示。XYPOyxXYPOyx南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授2.4 地图投影 地球椭球体是数学曲面，是不可展曲面，而地图通常采用平面表示地理空间，如何把不可展曲面上的地理对象展绘在平面图纸上，使其能表示连续的地理对象？ 地图投影就是这种把曲面上地理对象影射到平面的有效方法。 地图投影（map projection）的实质就是按照一定的数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，建 立地面点位的地理坐标（
6、B,L）与地图上相对应的平面直角坐标（X,Y）之间一一对应的函数关系。南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授投影变形地球椭球表面是一种不可能展开的曲面，要把这样 一个曲面表现到平面上，就会发生裂隙或褶皱。在投影 面上，可运用经纬线的“拉伸”或“压缩”（通过数学手段） 来加以避免，以便形成一幅完整的地图。不可避免会产 生变形。 南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授投影
7、变形南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授地图投影的变形，通常有：长度变形面积变形角度变形在实际应用中，根据使用地图的目的，限定某种变形。南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授地图投影分类 按地图投影的构成方法分类 几何投影 按辅助投影面的类型划分 方位投影：以平面作为投影面 圆柱投影：以圆柱面作为投影面 圆锥投影：以圆锥面作为投影面 按投影面与地球自转轴间的方位关系划分 正轴投影：投影面的中心轴与地轴重合 横轴投影：投影面中心轴与地轴相互垂直 斜轴投影：投影面的中心
8、轴与地轴斜交 按投影面与地球的位置关系划分 切投影：投影面与椭球面相切 割投影：投影面与椭球面相割 分离投影：投影面与椭球面相离南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授正轴轴横轴轴斜轴轴圆圆 锥锥圆圆 柱方 位南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授切投影割投影南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授地图投影分类 按地图投影的构成方法分类 几何投影 非几何投影 伪方位投影：纬线为同心圆，中央经线为直线，其余的经
9、线 均为对称于中央经线的曲线，且相交于纬线的共同圆心； 伪圆柱投影：纬线为平行直线，中央经线为直线，其余的经 线均为对称于中央经线的曲线； 伪圆锥投影：纬线为同心圆弧，中央经线为直线，其余经线 均为对称于中央经线的曲线； 多圆锥投影：纬线为同周圆弧，其圆心均位于中央经线上， 中央经线为直线，其余的经线均为对称于中央经线的曲线。南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授地图投影分类 按地图投影的构成方法分类 按投影变形性质分类 等角投影（正形投影） 等面积投影 等距投影 任意投影 南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理
10、信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授地图类图类型所用投影主要技术术参数中国全图图斜轴轴等面积积方位投影 斜轴轴等角方位投影投影中心： j=2730=+105 或j=3030=+105 或j=3500=+105 中国全图图 （南海诸岛诸岛做插曲图图）下轴轴等面积积割圆锥圆锥投影 （Lambert 投影）标标准纬线纬线： j1=2500，j2=4700 中国分省（区）地图图 （海南省除外）正轴轴等角割圆锥圆锥投影 正轴轴等面积积割圆锥圆锥投影各省（区）图图分别别采用 各自标标准纬线纬线 中国分省（区）地图图 （海南省）正轴轴等角圆圆柱投影国家基本比例尺 地形图图系列 1:100万正轴轴等
11、角割圆锥圆锥投影按国际统际统一46分幅， 标标准纬线纬线：j1js+35j2jn+35 国家基本比例尺 地形图图系列 1:5万1:50万高斯一克吕吕格投影 （6分带带）投影带带号（N）：1323 中央经线经线： 0=(6N-3) 国家基本比例尺 地形图图系列 1:50001:2.5万高斯一克吕吕格投影 （3分带带）投影带带号（N）：2446 中央经线经线： 0=(3N) 国家基本比例尺 地形图图系列 1:5万1:50万高斯一克吕吕格投影 （6分带带）投影带带号（N）：1122 中央经线经线：0=(6N-3)城市图图系列 （1:5001:5000）城市平面局域投影或城市局部坐 标标的高斯投影南京
12、师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授常用投影之一高斯克吕格投影实质上是横轴切圆柱正形投影YNS XY南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授高斯投影6和3带分带南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授中央子午线YX500KmXP赤道 纵坐标西移500Km 纵坐标增加投影带号X=4.528Km Y=178KmX=4.528Km Y=20678Km 高斯投影特点l中央子午线长度变形比为1；l在同一条经线上，长度变形
13、随纬度的降低而增大，在赤道处为最大；l在同一条纬线上，长度变形随经差的增加而增大，且增大速度较快。l在6带范围内，长度最大变形不超过0.14%。南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授常用投影之二UTM投影实质上是横轴割圆柱正形投影8484 UTM投影特点l中央子午线长度变形比为0.9996；l在6带内最大长度变形不超过0.04% ；l投影带编号，第1带在177W（自东径180自西向东排列）；l其它同高斯投影。南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授常用投影之三兰勃特La
14、mbert投影实质上是正轴等角割圆锥投影兰勃特等角投影后纬线为同心圆弧，经线为直线，且垂直于纬线。 南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授地图投影的选择 选择制图投影时，主要考虑因素 制图区域的范围、形状和地理位置； 地图的用途、出版方式及其他特殊要求等，其中制图区域的范 围、形状和地理位置是主要因素。 投影选择实例 世界地图，主要采用正圆柱、伪圆柱和多圆锥投影。在编绘世 界航线图、世界交通图与世界时区图时也采用墨卡托投影。 中国出版的世界地图多采用等差分纬线多圆锥投影 。 对于半球地图，东、西半球图常选用横轴方位投影；南、北半
15、球图常选用正轴方位投影；水、陆半球图一般选用斜轴方位投 影。 在东西延伸的中纬度地区，一般采用正轴圆锥投影，如中国与 美国。 在南北方向延伸的地区，一般采用横轴圆柱投影或多圆锥投影 ，如智利与阿根廷 南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授2.6 坐标系统变换地理坐标间的变换由于地理坐标定义在椭球基准面上，所以这种转换涉及椭 球基准的转换，转换需要多个同名控制点。南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授坐标系统变换 地理坐标与三维直角坐标间的变换南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授坐标系统变换 地心三参数变换法南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室 盛业华教授盛业华教授坐标系统变
