《坐标系统与地图投影》

地理信息系统

GIS

需积分: 9 195 浏览量更新于2023-03-03 评论收藏 888KB PDF 举报

身份认证购VIP最低享 7 折!

领优惠券(最高得80元）

资源详情

资源评论

资源推荐

空间参照系统和地图投影

导读：正如上一章所描述的，一个要素要进行定位，必须嵌入到一个空间参照系中

，

因为 GIS 所描述是位于地球表面的信息，所以根据地球椭球体建立的地理坐标（经

纬网）可以作为所有要素的参照系统。因为地球是一个不规则的球体，为了能够将

其表面的内容显示在平面的显示器或纸面上，必须进行坐标变换。

本章讲述了地球椭球体参数、常见的投影类型。考虑到目前使用的 1

：

100 万以上地

形图都是采用高斯 —— 克吕格投影，本章最后又对该种投影类型和相关的地形图分

幅标准做了简单介绍。

．地球椭球体基本要素

．

地球椭球体

． 1

地球的形状

为了从数学上定义地球，必须建立一个地球表面的几何模型。这个模型由地球的形状决

定的。它是一个较为接近地球形状的几何模型，即椭球体，是由一个椭圆绕着其短轴旋转而

成。

地球自然表面是一个起伏不平、十分不规则的表面，有高山、丘陵和平原，又有江河湖

海。地球表面约有 71% 的面积为海洋所占用， 29% 的面积是大陆与岛屿。陆地上最高点与海

洋中最深处相差近 20 公里。这个高低不平的表面无法用数学公式表达，也无法进行运算。

所以在量测与制图时，必须找一个规则的曲面来代替地球的自然表面。当海洋静止时，它的

自由水面必定与该面上各点的重力方向（铅垂线方向）成正交，我们把这个面叫做水准面。

但水准面有无数多个，其中有一个与静止的平均海水面相重合。可以设想这个静止的平均海

水面穿过大陆和岛屿形成一个闭合的曲面，这就是大地水准面（图 4-1

）。

图 4-1 ：大地水准面

大地水准面所包围的形体，叫大地球体。由于地球体内部质量分布的不均匀，引起重力

方向的变化，导致处处和重力方向成正交的大地水准面成为一个不规则的，仍然是不能用数

学表达的曲面。大地水准面形状虽然十分复杂，但从整体来看，起伏是微小的。它是一个很

接近于绕自转轴（短轴）旋转的椭球体。所以在测量和制图中就用旋转椭球来代替大地球

体，

这个旋转球体通常称地球椭球体，简称椭球体。

． 1

． 2

地球的大小

关于地球椭球体的大小，由于采用不同的资料推算，椭球体的元素值是不同的。现将世

界各国常用的地球椭球体的数据列表如下：

表 4-1 ：各种地球椭球体模型

． 1

． 3

椭球体的半径

地球椭球体表面是一个规则的数学表面。椭球体的大小，通常用两个半径：长半径 a 和

短半径 b ，或由一个半径和扁率来决定。扁率

表示椭球的扁平程度。扁率的计算公式为：

α = （ a-b ） /a

。这些地球椭球体的基本元素

a 、 b 、 α

等，由于推求它的年代、使用的方法

以及测定的地区不同，其结果并不一致，故地球椭球体的参数值有很多种。中国在 1952 年

以前采用海福特（ Hayford ）椭球体，从 1 953-1980 年采用克拉索夫斯基椭球体。随着人造

地球卫星的发射，有了更精密的测算地球形体的条件。 1975 年第 16 届国际大地测量及地球

物理联合会上通过国际大地测量协会第一号决议中公布的地球椭球体，称为 GRS （ 1975

），

中国自 1980 年开始采用 GRS （ 1975 ）新参考椭球体系。由于地球椭球长半径与短半径的差

值很小，所以当制作小比例尺地图时，往往把它当作球体看待，这个球体的半径为 6371 公

里。

． 1

． 4

高程

地面点到大地水准面的高程，称为绝对高程。如图 2 所示，

为大地水准面，地面点

和

到

的垂直距离

和

为

A 、 B

两点的绝对高程。地面点到任一水准面的高程

，

称为相对高程。如图 2 中，

A 、 B

两点至任一水准面

的垂直距离

和

为

A 、 B

两点

的相对高程。

图 4-2 ：地面点的高程

我国的大地控制网

我国面积辽阔，在约 960 万平方公里的土地上进行测图工作，需要分成若干单元测区，

椭球体名称

年代

长半轴（米）

短半轴（米）

扁率

白塞尔 (Bessel)

1841

6377397

6356079

1 ： 299 . 15

克拉克 (Clarke)

1880

6378249

6356515

1 ： 293.5

克拉克 (Clarke)

1866

6378206

6356584

1 ： 295.0

海福特 (Hayford)

1910

6378388

6356912

1 ： 297

克拉索夫斯基

1940

6378245

6356863

1 ： 298.3

I ． U ． G ． G

1967

6378160

6356775

1 ： 298.25

埃维尔斯特 (Everest)

1830

6377276

6356075

1 ： 300.8

而且测量的精度又要符合统一要求，为此，在全国范围内建立统一的大地控制网。控制网分

为平面控制网和高程控制网。

大地坐标：在地面上建立一系列相连接的三角形，量取一段精确的距离作为起算边，在

这个边的两端点，采用天文观测的方法确定其点位（经度、纬度和方位角），用精密测角仪

器测定各三角形的角值，根据起算边的边长和点位，就可以推算出其他各点的坐标。这样推

算出的坐标，称为大地坐标。

我国 1954 年在北京设立了大地坐标原点，由此计算出来的各大地控制点的坐标，称为

1954 年北京坐标系。我国 1986 年宣布在陕西省泾阳县设立了新的大地坐标原点，并采用 1 975

年国际大地测量协会推荐的大地参考椭球体，由此计算出来的各大地控制点坐标，称为 19 80

年大地坐标系。

我国高程的起算面是黄海平均海水面。 1956 年在青岛设立了水准原点，其他各控制点

的绝对高程都是根据青岛水准原点推算的，称此为 1956 年黄海高程系。 1987 年国家测绘局

公布：中国的高程基准面启用《 1985 国家高程基准》取代国务院 1959 年批准启用的《黄海

平均海水面》。《

1985 国家高程基准》比《黄海平均海水面》上升 29 毫米。

．

地图比例尺

． 2

． 1

比例尺表示法

地图比例尺通常认为是地图上距离与地面上相应距离之比。地图比例尺可用下述方法表

示。

）数字比例尺

这是简单的分数或比例，可表示为 1 ： 1000000 或 1/1000000 ，最好用前者。这意味着，

地图上（沿特定线）长度 1 毫米、 1 厘米或 1 英寸（分子），代表地球表面上的 1000000 毫

米、厘米或英寸（分母）。

）文字比例尺

这是图上距离与实地距离之间关系的描述。例如， 1 ： 1000000 这一数字比例尺可描述

为 “ 图 1 毫米等于实地 1 公里

”

。

）图解比例尺或直线比例尺

这是在地图上绘出的直线段，常常绘于图例方框中或图廓下方，表示图上长度相当于实

地距离的单位。

4 ）面积比例尺

这关系到图上面积与实地面积之比，表示图上 1 单位面积（平方厘米）与实地上同一种

平方单位的特定数量之比。

． 2

比例系数

表明确定的比例尺与实际比例尺数值之间的关系叫做比例系数（ SF

）。可以这样理解

比

例系数，首先将地球缩小为所选比例尺的地球仪地图；然后将该球形地图转换为平面地图。

上述平面地图的数字比例尺就是地球仪的比例尺，叫做主比例尺（或名义比例尺）；真实比

例尺就是平面地图上的实际比例尺，当然各处是不相同的。

比例系数可按下式计算： SF= 实际比例尺 / 主比例尺

剩余17页未读，继续阅读

killerhxy

粉丝: 1
资源: 2

会员权益专享

《坐标系统与地图投影》

评论0

会员权益专享

最新资源

《坐标系统与地图投影》

评论0

地图投影和坐标转换方法

常用地图投影.doc

地图投影与坐标系教程.rar

arcgis如何将投影坐标转换成地理坐标

PROJ.4学习——地图投影

arcgis去掉投影坐标系但保留以地理坐标系

大地坐标跟高斯投影区别

C#遍历荧幕坐标后将荧幕坐标转化为地图投影坐标

深圳的wgs84投影坐标

gis怎么样设置地理坐标系和投影坐标系

openlayer图形投影坐标

将（0.00027777778, 0.00027777778）这个基于WGS 1984坐标系的地理坐标转成UTM投影坐标

arcgis10.7切换地图投影

坐标投影计算工具v2.12

影像只有地理坐标系没有投影坐标系

投影坐标与地理坐标的区别

高斯投影坐标正算c#编程

proj4js实现本地坐标与天地图的转换

如何用arcgis将经纬坐标转化成北京54投影坐标

会员权益专享

最新资源