没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
首页1.GIS基础知识.pdf
介绍关于基础地理信息方面的知识.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。
资源详情
资源评论
资源推荐

结构
空间数据 空间参照系和投影
空间元数据
MAPGIS7 基本概念
基础知识
GIS 基础知识
一、空间参照系和投影
知识点(优先级) 描述
1.地球椭球体(A)
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。

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。
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α表示椭球的扁平程度,计算公式为α=(a-b)/a。中
国在 1952 年以前采用海福特(Hayford)椭球体,从 1953-1980 年采用克
拉索夫斯基椭球体,1980 年开始采用 IUGG(1975)新参考椭球体系。
(出处:MapGIS7.x 数据管理篇.chm 中)
2 坐标系(B)
所谓坐标系,包含两方面的内容:一是在把大地水准面上的测量成果换算
到椭球体面上的计算工作中,所采用的椭球的大小;二是椭球体与大地水
准面的相关位置不同,对同一点的地理坐标所计算的结果将有不同的值。
因此,选定了一个一定大小的椭球体,并确定了它与大地水准面的相关
位置,就确定了一个坐标系。·
(出处:MapGIS7.x 数据管理篇.chm 中)
将地球椭球面上的点对应转移到平面上时,可以采用坐标系统。
坐标系统有两种:一种是以经纬度组成经纬网的地理坐标系,另一种是以
X,Y 纵横坐标构成的平面直角坐标系。
(出处:王琪等《地图概论》)
3 高程(A)
地面点到大地水准面的高程,称为绝对高程。
地面点到任一水准面的高程,称为相对高程。
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。
(出处:MapGIS7.x 数据管理篇.chm 中)
4 大地坐标系(A)
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,
就可以推算出其它各点的坐标。这样推算出的坐标,称为大地坐标。
当前我国采用的以大地坐标表明原点的坐标系主要有:1954 年北京坐标

系、1980 年西安坐标系、新 1954 年北京坐标系、WGS84 坐标系。
¾ 1954 年北京坐标系:该坐标系是通过与原苏联 1942 年坐标系联测而
建立的。解放后,为了建立我国天文大地网,鉴于当时历史条件,在
东北黑龙江边境上同苏联大地网联测,推算出其坐标作为我国天文大
地网的起算数据;随后,通过锁网的大地坐标计算,推算出北京点的
坐标,并定名为 1954 年北京坐标系。因此,1954 年北京坐标系是苏
联 1942 年坐标系的延伸,其原点不在北京,而在苏联普尔科沃。该
坐标系采用克拉索夫斯基椭球作为参考椭球,高程系统采用正常高,
以 1956 年黄海平均海水面为基准。
¾ 1980 年西安坐标系:1978 年 4 月召开的“全国天文大地网平差会议”
上决定建立我国新的坐标系,称为 1980 年国家大地坐标系。其大地
原点设在西安西北的永乐镇,简称西安原点。椭球参数选用 1975 年
国际大地测量与地球物理联合会第 16 界大会的推荐值。简称
IUUG-75 地球椭球参数或 IAG-75 地球椭球。
¾ 新 1954 年北京坐标系:将全国大地网整体平差的结果整体换算到克
拉索夫斯基椭球体上,形成一个新的坐标系,称为新 1954 年北京坐
标系。该坐标系与 1980 年国家大地坐标系的轴定向基准相同,网的
点位精度相同。
¾ WGS84 坐标系:在 GPS 定位中,定位结果属于 WGS-84 坐标系。该
坐标系是使用了更高精度的 VLBL、SLR 等成果而建立的。坐标系原
点位于地球质心,Z 轴指向 BIH1984.0 协议地极(CTP)。
(出处:MapGIS7.x 数据管理篇.chm 中)
5 地图比例尺(A)
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,表明地图对
实地的缩小程度。地图比例尺可用下述方法表示。
¾ 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)。
¾ 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”。
¾ 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。
¾ 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。
(出处:MapGIS7.x 数据管理篇.chm 中)
6 比例系数(A)
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
该公式表明,比例系数是实际比例尺与单位(1)主比例尺之比。当比例

系数为 2 时,实际比例尺为主比例尺的两倍。比例系数只在小比例尺世界
地图上比较明显。在大比例尺地图上,各处的比例系数对于 1 只有很小的
变化。
(出处:MapGIS7.x 数据管理篇.chm 中)
7 地理坐标(A)
地球除了绕太阳公转外,还绕着自己的轴线旋转,地球自转轴线与地球椭
球体的短轴相重合,并与地面相交于两点,这两点就是地球的两极,北极
和南极。垂直于地轴,并通过地心的平面叫赤道平面,赤道平面与地球表
面相交的大圆圈(交线)叫赤道。平行于赤道的各个圆圈叫纬圈(纬线)
(Parallel),显然赤道是最大的一个纬圈。
通过地轴垂直于赤道面的平面叫做经面或子午圈(Meridian),所有的子
午圈长度彼此都相等。
图 地球上的经线和纬线
1、纬度(Latitude)
设椭球面上有一点 P(如上图),通过 P 点作椭球面的垂线,称之为过 P
点的法线。法线与赤道面的交角,叫做 P 点的地理纬度(简称纬度),通
常以字母φ表示。纬度从赤道起算,在赤道上纬度为 0 度,纬线离赤道愈
远,纬度愈大,至极点纬度为 90 度。赤道以北叫北纬、以南叫南纬。
2、经度(Longitude)
过 P 点的子午面与通过英国格林尼治天文台的子午面所夹的二面角,叫
做 P 点的地理经度(简称经度),通常用字母λ表示。国际规定通过英国
格林尼治天文台的子午线为本初子午线(或叫首子午线),作为计算经度
的起点,该线的经度为 0 度,向东 0-180 度叫东经,向西 0-180 度叫西经。
3、地理坐标系
地面上任一点的位置,通常用经度和纬度来决定。经线和纬线是地球表面
上两组正交(相交为 90 度)的曲线,这两组正交的曲线构成的坐标,称
为地理坐标系。地表面某两点经度值之差称为经差,某两点纬度值之差称
为纬差。例如北京在地球上的位置可由北纬 39°56'和东经 116°24'来确
定。
(出处:MapGIS7.x 数据管理篇.chm 中)

8 平面上的坐标系
(A)
地理坐标是一种球面坐标。由于地球表面是不可展开的曲面,也就是说曲
面上的各点不能直接表示在平面上,因此必须运用地图投影的方法,建立
地球表面和平面上点的函数关系,使地球表面上任一点由地理坐标(φ、
λ)确定的点,在平面上必有一个与它相对应的点,平面上任一点的位置
可以用极坐标或直角坐标表示。
1、平面直角坐标系(Plane Coordinate System)
在平面上选一点 O 为直角坐标原点,过该点 O 作相互垂直的两轴 X’OX
和 Y’OY 而建立平面直角坐标系,如下图所示。
直角坐标系中,规定 OX、OY 方向为正值,OX、OY 方向为负值,因此
在坐标系中的一个已知点 P,它的位置便可由该点对 OX 与 OY 轴的垂线
长度唯一地确定,即 x=AP,y=BP,通常记为 P(x,y)。
2、平面极坐标系(Polar Coordinate System)
如上图所示,设 O’为极坐标原点,O’O 为极轴,P 是坐标系中的一个
点,则 O’P 称为极距,用符号ρ表示,即ρ=O’P。∠OO’P 为极角,
用符号δ表示,则∠OO’P=δ。极角δ由极轴起算,按逆时针方向为正,
顺时针方向为负。
极坐标与平面直角坐标之间可建立一定的关系式。由上图可知,直角坐标
的 x 轴与极轴重合,二坐标系原点间距离 OO’用 Q 表示,则有:
X=Q–ρcosδ
Y=ρsinδ
(出处:MapGIS7.x 数据管理篇.chm 中)
剩余47页未读,继续阅读













安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制

评论2