坐标系统ppt课件

• 克拉索夫斯基(Krassovsky)、1975地球椭球体（IAG75）、 WGS1984椭球体的参数可以参考常见的地球椭球体数据 表。
• 椭球体与基准面之间的关系是一对多的关系，也就是基准 面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准面， 同样的椭球体能定义不同的基准面。
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投影坐标系统
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每一个投影坐标系统都必定会有 Geographic Coordinate System（地理坐标 系统）。那么从这一角度上解释一下投影 和投影所需要的必要条件：
克拉克(Clarke)
1880
克拉克(Clarke)
1866
海福特(Hayford)
1910
克拉索夫斯基
1940
I.U.G.G
1967
埃 维 尔 斯 特 (Everest)
珠峰
1830
长半轴a 短半轴b
（米）
（米）
扁率
6377397 6356079 0.004156829
6387249 6356515 0.004091435
6378206 6356584 0.004108796
6378388 6356912 0.247916667
6378245 6356863 0.004146991
6378160 6356775 0.004146412
6377276 6356075 0.004175926
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大地基准面
• 大地基准面（Geodetic datum），设计用 为最密合部份或全部大地水准面的数学模 式。它由椭球体本身及椭球体和地表上一 点视为原点间之关系来定义。此关系能以 6 个量来定义，通常（但非必然）是大地纬 度、大地经度、原点高度、原点垂线偏差 之两分量及原点至某点的大地方位角。
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• 对地球椭球体而言，其围绕旋转的轴叫地轴。地 轴的北 端称为地球的北极，南端称为南极；过地 心与地轴垂直的平面与椭球面的交线是一个圆， 这就是地球的赤道；过英国格林威治天文台旧址 和地轴的平面与椭球面的交 线称为本初子午线。 以地球的北极、南极、赤道和本初子午线等作为 基本要素，即可构成地球椭球面的地理坐标系统。 可以看出地理坐标系统是球面坐标系统，以经度/ 维度（通常以十进制度或度分秒(DMS)的形式） 来表示地面点位的位置。
• 这样就能达到将地球椭球体和基准面结合起来的
目的。
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• 因此，从这一点上也可以很好的理解，每个国家或地区均 有各自的基准面，通常称谓的北京54坐标系、西安80坐标 系实际上指的是我国的两个大地基准面。我国参照前苏联 从1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)椭球体建立了 我国的北京54坐标系，1978年采用国际大地测量协会推 荐的1975地球椭球体（IAG75）建立了我国新的大地坐标 系--西安80坐标系，目前大地测量基本上仍以北京54坐标 系作为参照，北京54与西安80坐标之间的转换可查阅国家 测绘局公布的对照表。 WGS1984基准面采用WGS84椭 球体，它是一地心坐标系，即以地心作为椭球体中心，目 前GPS测量数据多以WGS1984为基准。
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• 地理坐标系统以本初子午线为基准之东为东经其值为正， 之西为西经其值为负；以赤道为基准之北为北纬其值为正， 之南为南纬其值为负。
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• 采用不同的资料推算，椭球体的元素值是不同的。下表是世界各国常 用的地球椭球体的数据。
椭球体名称
年代
白塞尔(Bessel)
1841
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地球椭球体
地球近似一个球体，它的自然表面是一 个极其复杂而又不规则的曲面，有高山、 丘陵、平地、凹地和海洋。在大陆上，最 高点珠穆朗玛峰高出海面8848.13米，在海 洋中，最深点为-11022米的马利亚纳海沟， 二点高差近两万米。由于地球表面的不规 则，它不可能用数学公式来表达，也就无 法实施运算，所以在地球科学领域中，必 须寻找一个形状和大小都接近地球的球体 或椭球体来代替它。
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假想一个扁率极小的椭圆，绕大地球体短轴 旋转所形成的规则 椭球体称之为地球椭球体。地 球椭球体表面是一个规则的数学表面，可以用数 学公式表达，所以在测量和制图中就用它替代地 球的自然表面。因此就有了地球椭球体的概念。
地球椭球体有长半径和短半径之分，长半径 (a)即赤道半径，短半径(b)即极半径。f=（a-b）/a 为椭球体的扁率，表示椭球体的扁平程度。由此 可见，地球椭球体的形状和大小取决于a、b、f 。 因此，a、b、f被称为地球椭球体的三要素。
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• GIS处理的是空间信息，而所有对空间信息 的量算都是基于某个坐标系统的，因此GIS 中坐标系统的定义是GIS系统的基础，正确 理解GIS中的坐标系统就变得尤为重要。坐 标系统又可分为两大类：地理坐标系统、
投影坐GIS中的坐标系定义由基准面和地图投影两 组参数确定，而基准面的定义则由特定椭 球体及其对应的转换参数确定，因此欲正 确定义GIS系统坐标系，首先必须弄清地球 椭球体(Ellipsoid)、大地基准面(Datum)及 地图投影(Projection)三者的基本概念及它 们之间的关系。
• 地球椭球体表面也是个曲面，而我们日常生活中 的地图及量测空间通常是二维平面，因此在地图 制图和线性量测时首先要考虑把曲面转化成平面。 由于球面上任何一点的位置是用地理坐标表示的， 而平面上的点的位置是用直角坐标或极坐标表示 的，所以要想将地球表面上的点转移到平面上， 必须采用一定的方法来确定地理坐标与平面直角 坐标或极坐标之间的关系。这种在球面和平面之 间建立点与点之间函数关系的数学方法，就是地 图投影方法。
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• GIS中的基准面通过当地基准面向WGS1984的转 换7参数来定义，转换通过相似变换方法实现，假 设Xg、Yg、Zg表示WGS84地心坐标系的三坐标 轴，Xt、Yt、Zt表示当地坐标系的三坐标轴，那 么自定义基准面的7参数分别为：三个平移参数 ΔX、ΔY、ΔZ表示两坐标原点的平移值；三个旋 转参数εx、εy、εz表示当地坐标系旋转至与地心 坐标系平行时，分别绕Xt、Yt、Zt的旋转角；最 后是比例校正因子，用于调整椭球大小。