地理坐标系与投影坐标系
什么是地理坐标系? 空间坐标:空间坐标是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标。地面点的位置用大地经度、大地纬度和大地高度表示。空间坐标的确立包括选择一个椭球、对椭球进行定位和确定大地起算数据。一个形状、大小和定位、定向都已确定的地球椭球叫参考椭球。参考椭球一旦确定,则标志着空间坐标已经建立。 ### 地理坐标系与投影坐标系详解 #### 一、地理坐标系 地理坐标系是一种基于地球表面的坐标系统,用于确定地球表面任意一点的空间位置。地理坐标系的核心概念包括空间坐标、参考椭球面以及相关的大地测量学原理。 **空间坐标**:空间坐标系统在大地测量中以参考椭球面作为基准面来建立。地面点的位置通过大地经度、大地纬度和大地高度来表示。空间坐标的建立涉及以下步骤: - **选择椭球**:选择一个适合特定区域或全球范围的地球椭球模型。 - **椭球定位**:确定椭球相对于地球的实际位置。 - **确定大地起算数据**:包括确定原点、轴向等关键信息。 **参考椭球**:一旦椭球的形状、大小、定位和定向都被确定下来,这样的椭球就被称为参考椭球。参考椭球的确定标志着空间坐标系统的建立。 #### 二、我国常用的坐标系 1. **54北京坐标系**:1954年北京坐标系统是中国早期广泛使用的一种坐标系,基于克拉索夫斯基椭球。该坐标系与苏联1942年的坐标系统相关联,但在中国大陆存在平均29米左右的误差。 2. **80西安坐标系**:1980年西安坐标系是在1978年全国天文大地网平差会议上决定建立的新坐标系,采用了1975年国际大地测量与地球物理联合会的数据。其大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇,距离西安西北方向约60公里。 3. **2000国家大地坐标系**:这是全球地心坐标系在中国的具体应用,原点为地球质量中心。该坐标系的参数如下: - 长半轴 \(a = 6378137\) 米 - 扁率 \(f = 1/298.257222101\) - 地心引力常数 \(GM = 3.986004418 \times 10^{14} m^3/s^{-2}\) - 自转角速度 \(\omega = 7.292115 \times 10^{-5} rad/s\) 4. **WGS-84坐标系**:这是一种国际通用的地心坐标系,坐标原点为地球质心。该坐标系广泛应用于GPS导航系统和其他全球性应用中。 #### 三、地图投影 地图投影是指将地球椭球面上的点和线按照一定的数学规则转换到平面上的过程。地图投影的主要目的是为了制作平面地图。投影方法可以分为两大类: - **几何法**:利用平面、圆柱面或圆锥面作为承影面,通过直观的透视投影方法将地球表面的点和线转换到平面上。 - **解析法**:确定球面上的地理坐标与平面上对应点的直角坐标之间的函数关系。 #### 四、投影类型 根据不同需求和地区特性,我国使用了多种地图投影类型: 1. **全国地图投影**:斜轴等面积方位投影、斜轴等角方位投影、彭纳投影、伪方位投影、正轴等面积割圆锥投影、正轴等角割圆锥投影。 2. **分省(区)地图的投影**:正轴等角割圆锥投影、正轴等面积割圆锥投影、正轴等角圆柱投影、高斯-克吕格投影。 3. **大比例尺地图的投影**:多面体投影、等角割圆锥投影(兰勃特投影)、高斯-克吕格投影。例如,海图采用墨卡托投影,航空图采用双标准纬线等角圆锥投影。 #### 五、高斯投影的分带方法 1. **6°分带**:适用于1:2.5万~1:50万比例尺的地图。全球共分为60个投影带,每个带宽6°,东半球从东经0°-6°为第一带,中央经线为3°,依此类推。 2. **3°分带**:适用于大于1:2.5万比例尺的地图。全球共分为120个投影带,每3°为一带。 #### 六、地图的比例尺 比例尺是指地图上某一线段的长度与实地相应线段的水平长度之比。根据比例尺的不同,地图可分为大比例尺地图和小比例尺地图。大比例尺地图的比例尺通常大于或等于1:10万,例如1:10万、1:5万、1:2.5万等;而小比例尺地图的比例尺小于1:10万但大于1:100万,例如1:25万、1:50万等。 通过以上内容的介绍,我们可以更深入地了解地理坐标系与投影坐标系的相关知识点,这对于地理信息系统(GIS)的应用、地图制作以及其他相关领域的研究具有重要意义。