CH2-1 空间信息基础

地理坐标系（Geographical coordinates） 平面直角坐标系（Rectangular coordinates）
•相对参考（relative georeferencing ）
极坐标系（Polar coordinates） 位置便移（Offset distance）
离散参考系统（ 离散参考系统（Discrete Geoferencing Systems ） •Address and street codes •Postal codes and area name •Administrative zones and statistical units •Grids and map sheets
第二章 空间数据结构
靖娟利 土木工程系
主要内容
1 2 3 空间信息基础 空间数据的表达 空间数据模型与数据结构 3.1 3.2 3.3
矢量数据模型
栅格数据模型 不规则镶嵌数据模型
§2.1 空间信息基础
地球模型
地理参考 与坐标系
空间信息 基础
地图投影
一、地球模型
地球自然表面
水准面
地球形状的概括
大地水准面
一、地球模型—椭球体 地球模型
Spheroids and spheres
A sphere is based on a circle, while a spheroid (or ellipsoid) is based on an ellipse. The shape of an ellipse is defined by two radii. The longer radius is called the semimajor axis, and the shorter radius is called the semiminor axis. Rotating the ellipse around the semiminor axis creates a spheroid. A spheroid is also known as an oblate ellipsoid of revolution. The following graphic shows the semimajor and semiminor axes of a spheroid.
三、地图投影
map projections
1 2 3
transform its three-dimensional surface to create a flat map sheet. uses mathematical formulas to relate spherical coordinates on the globe to flat, planar coordinates.
A geographic coordinate system (GCS) uses a threedimensional spherical surface to define locations on the earth. A GCS is often incorrectly called a datum, but a datum is only one part of a GCS. A GCS includes an angular unit of measure, a prime meridian, and a datum (based on a spheroid).
GK
特点归纳
特点1 特点
中央经线和赤道为互相垂直的直线， 中央经线和赤道为互相垂直的直线，其他经线均为凹向并对称于中央经 线的曲线，其他纬线均为以赤道为对称轴的向两极弯曲的曲线， 线的曲线，其他纬线均为以赤道为对称轴的向两极弯曲的曲线，经纬线 成直角相交。 成直角相交。
特点2 特点
在这个投影上，角度没有变形。中央经线长度比等于1 在这个投影上，角度没有变形。中央经线长度比等于1，没有长度 变形，其余经线长度比均大于1 长度变形为正， 变形，其余经线长度比均大于1，长度变形为正，距中央经线愈远 变形愈大，最大变形在边缘经线与赤道的交点上； 变形愈大，最大变形在边缘经线与赤道的交点上；面积变形也是距 中央经线愈远， 中央经线愈远，变形愈大 。 为了保证地图的精度，采用分带投影方法， 为了保证地图的精度，采用分带投影方法，即将投影范围的东西界 加以限制，使其变形不超过一定的限度，这样把许多带结合起来， 加以限制，使其变形不超过一定的限度，这样把许多带结合起来， 可成为整个区域的投影
Geocentric datums which relates coordinates to the earth's center of mass. An earthcentered, or geocentric, datum uses the earth's center of mass as the origin. The most recently developed and widely used datum is WGS 1984. It serves as the framework for locational measurement worldwide. Local datums A local datum aligns its spheroid to closely fit the earth's surface in a particular area. A point on the surface of the spheroid is matched to a particular position on the surface of the earth. This point is known as the origin point of the datum. The coordinates of the origin point are fixed, and all other points are calculated from it.
二、地理参考与坐标系—坐标系 地理参考与坐标系
椭球体
把大地水准面上的测量成果化算到椭 球体面上的计算工作中， 球体面上的计算工作中，所采用的椭 球的大小 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
基准面
地理坐标系 (geographic coordinate systems )
投影坐标系
projected coordinate systems
projected coordinate system defined on a flat, two-dimensional surface， has constant lengths, angles, and areas across the two dimensions，and always based on a geographic coordinate system
大部分分省图、 大部分分省图、大多数同级比例尺也采用兰勃投影
1：50万、1：25万、1：10万、1：5万、1：2.5万、1:1万、 ： 万 ： 万 ： 万 ： 万 ： 万 万 1：5000采用高斯 克吕格投影 采用高斯—克吕格投影 ： 采用高斯
高斯-克吕格投影
Gauss-Krüger
高斯—吕格投影在英美国家称为横轴墨卡托投影。美国编制世界各 地军用地图和地球资源卫星象片所采用的全球横轴墨卡托投影 （UTM）是横轴墨卡托投影的一种变型。高斯克吕格投影的中央经 线长度比等于1，UTM投影规定中央经线长度比为0.9996。在6度带 内最大长度变形不超过0.04%。
Different projections cause different types of distortions.
地图投影
直接建立在球体上的地理坐标，用
经度和纬度表达地理对象位置 投 影
建立在平面上的直角坐标系统，用
（x，y）表达地理对象位置
我国常用的地图投影
1：100万：兰勃特投影（正轴等积割圆锥投影） ： 万 兰勃特投影（正轴等积割圆锥投影）
datam
一、地球模型—高程系统 地球模型
Elevation referencing
A hAB H´A 任意水准面 HA 大地水准面 铅垂线 HB H´B
二、地理参考与坐标系—地理参考 地理参考与坐标系
连续参考系统（ 连续参考系统（Continuous georeferencing systems ） •绝对参考（direct georeferencing）
各种地球椭球体模型
椭球体名称 白塞尔(Bessel) 克拉克(Clarke) 克拉克(Clarke) 海福特(Hayford) 克拉索夫斯基 I．U．G．G 埃维尔斯特(Everest)
年代 1841 1880 1866 1910 1940 1967 1830
长半轴（ 长半轴（米） 6377397 6378249 6378206 6378388 6378245 6378160 6377276
地球椭球体
一、地球模型
水准面 地球表面 大地水准面
铅垂线
地球椭球体
一、地球模型—椭球体 地球模型
Spheroids and spheres
The shape and size of a geographic coordinate system's surface is defined by a sphere or spheroid. Although the earth is best represented by a spheroid, the earth is sometimes treated as a sphere to make mathematical calculations easier. The assumption that the earth is a sphere is possible for small-scale maps (smaller than 1:5,000,000). At this scale, the difference between a sphere and a spheroid is not detectable on a map. However, to maintain accuracy for larger-scale maps (scales of 1:1,000,000 or larger), a spheroid is necessary to represent the shape of the earth. Between those scales, choosing to use a sphere or spheroid will depend on the map's purpose and the accuracy of the data.