空间参照系统和地图投影
《基础地理信息标准数据基本规定》(GB 21139-2007)
《基础地理信息要素分类与代码》
本标准是在我国现有1:500～1:1 000 000地形图图式 及其相关的地形要素分类与代码的基础上，采用科学 的分类体系，从基础地理信息角度对地理信息要素进 行了系统而全面的整理、归类与补充 满足我国当前大、中、小比例尺基础地理信息数据的 采集、建库以及数据交换、应用等需求。
大类
中类
小类
子类
数据内容
5.1 概述
2、类型组合 各类用户由于使用目的不同，对基础地理信息数据内 容的要求也就不尽相同
数据内容
5.1 概述
3、元数据 元数据是关于数据的数据 数据的内容、质量、状况和其他特性的描述性信息 用户对数据集的准确、高效与充分的开发与利用
数据内容
5.1 概述
J-50
基本比例尺地形图的图幅大小及其图幅间的数量关系
强标的主要内容
数学基础
要素分类
测量控制点 水系 居民地及设施
地貌
植被与土质 地名 数字正射影像 地籍测量 其它
数据内容
生产过程
交通 管线
数据认定 境界与政区
数据内容
5.1 概述
1、分类体系 提出了哪些类型的基础地理信息数据能成为标准数据 参照《基础地理信息要素分类与代码》（GB/T 13923）
数学基础
4.4 投影分带
1、地图投影 椭球面上的自然地理要素或者地表人工设施按照一定 数学规则展到平面上，即地图投影。 当给定不同的具体条件时，就可以得到不同种类的投 影方式。
数学基础
2、1:100万地图投影 正轴等角割圆锥投影 圆锥轴和地球椭球体旋转轴重合 圆锥面与地球椭球面相割 经线为辐射的直线束 纬线投影成同心圆弧。 纬差4度、经差6度一幅
地理信息系统(名词解释)
1、地理信息系统（geographic information system ， 即gis ）——一门集计算机科学、 信息学、地理学等多门科学为一体的新兴学科， 它是在计算机软件和硬件支持下， 运用系 统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划 、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。
2．栅格——栅格结构是最简单最直接的空间数据结构， 是指将地球表面划分为大小均匀 紧密相邻的网格阵列， 每个网格作为一个象元或象素由行、列定义， 并包含一个代码表示 该象素的属性类型或量值， 或仅仅包括指向其属性记录的指针。
因此， 栅格结构是以规则 的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。
特点：属性明显， 定位隐含， 即数据直接记录属性本身， 而所在的位置则根据行列号转换为相应的坐标，即定位是根据数据在数据集中的位置得到的，在栅格结构中，点用一个栅格单元表示；线状地物用沿线走向的一组相邻栅格单元表示，每个栅格单元最 多只有两个相邻单元在线上；面或区域用记有区域属性的相邻栅格单元的集合表示，每个 栅格单元可有多于两个的相邻单元同属一个区域。
3.矢量——它假定地理空间是连续， 通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、 多边形等地理实体， 坐标空间设为连续， 允许任意位置、长度和面积的精确定义。
对于点实体， 矢量结构中只记录其在特定坐标系下的坐标和属性代码；对于线实体， 用一系列坐标对的连线表示；多边形是指边界完全闭合的空间区域，用一系列坐标对的连线表示。
4. “拓扑”（topology）一词来源于希腊文，它的原意是 “形状的研究”。
拓扑学是 几何学的一个分支，它研究在拓扑变换下能够保持不变的几何属性——拓扑属性（拓扑属 性：一个点在一个弧段的端点， 一个点在一个区域的边界上；非拓扑属性：两点之间的距离， 弧段的长度， 区域的周长、面积） 。
地理信息系统(1)
第一部分：1.地球科学的研究为人类监测全球变化和区域可持续发展提供了科学依据和手段。
2.地球系统科学、地球信息科学、地理信息科学、地球空间信息科学是地球科学体系中的重要组成部分。
3.地球系统科学：是研究地球系统的科学。
地球系统是指由大气圈、水圈、土壤岩石圈和生物圈等四大圈层组成的作为整体的地球。
4.地球信息科学：是地球系统科学的组成部分，是研究地球表层信息流的科学，或研究地球表层资源与环境、经济与社会的综合信息流的科学。
就地球科学的技术特征而言，它是记录、测量、分析、处理和表达地球参考数据或地球空间数据学科领域的科学。
5.地理信息科学：是信息时代的地理学，是地理学信息革命和范式演变的结果，它是关于地理信息的本质特征与运动规律的一门学科，它研究的对象是地理信息，是地球科学的重要组成部分。
6.地球空间信息科学：是以GPS、GIS、RS为主要内容，并以计算机和通信技术为主要技术支撑，用于采集、测量、存储、分析、管理、显示、传播和应用与地球和空间分布有关数据的一门综合和集成的信息科学和技术。
7.地理信息系统：以地理空间数据库为基础，在计算机软、硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策而建立起来的计算机技术系统。
8.地理信息系统的基本概念包括：信息、数据、地理信息、地理信息的特征、地理数据、地理数据的特征、信息系统及类型、地理信息系统及类型等。
9.信息：是用文字、数字、符号、语言、图形、图像等介质或载体表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。
信息具有客观性、适用性、可传输性、共享性等特点。
10.数据：是指对某一事件、事务、现象进行定性、定量描述的原始资料，包括文字、数字、符号、语言、图形、图像以及它们能转换成的形式。
信息来源于数据，数据是信息的载体，但并不就是信息。
地理信息系统名词解释大全(整理版本)
地理信息系统名词解释大全地理信息系统Geographic Information System GIS作为信息技术的一种, 是在计算机硬、软件的支持下, 以地理空间数据库（Geospatial Database）为基础, 以具有空间内涵的地理数据为处理对象, 运用系统工程和信息科学的理论, 采集、存储、显示、处理、分析、输出地理信息的计算机系统, 为规划、管理和决策提供信息来源和技术支持。
简单地说, GIS就是研究如何利用计算机技术来管理和应用地球表面的空间信息, 它是由计算机硬件、软件、地理数据和人员组成的有机体, 采用地理模型分析方法, 适时提供多种空间的和动态的地理信息, 为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。
地理信息系统属于空间型信息系统。
地理信息是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；它属于空间信息, 具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。
地理信息科学与地理信息系统相比, 它更加侧重于将地理信息视作为一门科学, 而不仅仅是一个技术实现, 主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题。
地理信息科学在对于地理信息技术研究的同时, 还指出了支撑地理信息技术发展的基础理论研究的重要性。
地理数据是以地球表面空间位置为参照, 描述自然、社会和人文景观的数据, 主要包括数字、文字、图形、图像和表格等。
地理信息流即地理信息从现实世界到概念世界, 再到数字世界（GIS）, 最后到应用领域。
数据是通过数字化或记录下来可以被鉴别的符号, 是客观对象的表示, 是信息的表达, 只有当数据对实体行为产生影响时才成为信息。
信息系统是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统, 它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。
包括计算机硬件、软件、数据和用户四大要素。
四叉树数据结构是将空间区域按照四个象限进行递归分割（2n×2n, 且n ≥1）, 直到子象限的数值单调为止。
ArcGIS中的坐标系统和投影变换
得出投影坐标系所必须的条件是： 1、球面坐标 2、将球面坐标转换成平面坐标的过程（投影） GCS=椭球体+大地基准面 PCS = GCS + 投影过程
ArcGIS中北京54坐标系的描述
在Coordinate systems\Coordinatesystems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Beijing 1954目录中，我们可 以看到四种不同的命名方式：
投影变换即是实现不同坐标系之间的转换，如 WGS84与BJ54是两种不同的大地基准面，不同 的参考椭球体，因而两种地图下，同一个点的坐 标是不同的，无论是三度带六度带坐标还是经纬 度坐标都是不同的。当要把GPS接收到的点 （WGS84坐标系统的）叠加到BJ54坐标系统的 底图上，那就会发现这些GPS点不能准确的在它 该在的地方，即“与实际地点发生了偏移”。这 就要求把这些GPS点从WGS84的坐标系统转换 成BJ54的坐标系统了。
首先让我们来看看ArcGIS产品中对于北京54投影坐标系统的定义参数：
Projection: Gauss_Kruger Parameters: False_Easting: 500000.000000 False_Northing: 0.000000 Central_Meridian: 117.000000 Scale_Factor: 1.000000 Latitude_Of_Origin: 0.000000 Linear Unit: Meter (1.000000) Geographic Coordinate System: Name: GCS_Beijing_1954 Alias: Abbreviation: Remarks: Angular Unit: Degree (0.017453292519943299) Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000) Datum: D_Beijing_1954 Spheroid: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening: 298.300000000000010000
坐标系与投影
WGS84坐标系
地图的空间参照系统
WGS84坐标系是美国国防部根据TRANSIT导 航卫星系统的多普勒观测数据建立的，从1987年1 月开始作为GPS卫星所发布的广播星历的坐标参照 基准。采用WGS84椭球，原点位于地球质心，是
一种地心坐标系
坐标系统之间的转换
高程系
地图的空间参照系统
1956黄海高程系
以青岛验潮站1950-1956年测定的黄海平均海水面作为全国统一 高程基准面。凡由该基准面起算的高程，统称为“1956年黄海高 程系”。水准原点设在青岛观家山，对黄海平均海水面高程 72.298M.
1985国家高程基准
由于观测资料的积累，黄海平均海水面发生微小变化，国家决定 启用新的高程系，命名为“1985国家高程基准”，以青岛验潮站 1952-1979年测定的黄海平均海水面作为全国统一高程基准面， 水准原点高程值为72。260，使高程控制点高程发生微小变化，对 已成图的等高线高程影响可忽略不计。
地图投影
地图投影的概念 地图投影的分类 我国常用的一些地图投影 高斯-克吕格投影与投影分带
地图投影的概念
地图投影
地球椭球是一个不可展的曲面，将地球椭 球面上的点投影到平面上的方法称为地图
投影。
地图投影的分类
地图投影
按变形性质分类
等角投影 等积投影 任意投影(等距投影为任意投影的特例)
省泾阳县
地方独立坐标系
地图的空间参照系统
许多城市、矿区基于实用、方便与科学的目的，将 地方独立测量控制网建立在当地的平均海拔高程面上， 以当地子午线作为中央子午线进行高斯投影求得平面坐 标，因此是以地方独立坐标系为参考的。地方独立坐标 系隐含了一个与当地平均海拔高程对应的参考椭球，该 椭球的中心、轴向和扁率与国家参考椭球相同，其长半
第四章坐标系统与地图投影-中国科学院测量与地球物理研究所
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。
1．地球椭球体基本要素1．1地球椭球体1．1．1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。
1．1．2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。
坐标系和地图投影是地理信息系统中非常重要的概念
坐标系和地图投影是地理信息系统中非常重要的概念初学者或非专业人士往往容易混淆它们之间的区别。
以下是一些常见的问题和它们的不同之处：坐标系与地图投影的区别：坐标系是定义空间位置的参照框架，它使用数值坐标来描述点在空间中的位置。
常见的坐标系包括地理坐标系、投影坐标系等。
地理坐标系使用经纬度来表示地球表面上的位置，而投影坐标系则是将地球表面投影到一个平面坐标系上。
地图投影是将地球表面或球体表面上的地理信息转换到二维平面上的过程。
地图投影涉及到将三维空间的地理信息转换为二维平面上坐标的过程，这个过程中会涉及到一些变形和误差。
不同的投影方法会导致不同的变形和误差，因此需要根据实际应用需求选择合适的投影方法。
常见错误认识：（1）将坐标系和地图投影混淆：有些初学者或非专业人士可能会将坐标系和地图投影混淆，认为它们是同一个概念。
实际上，坐标系是描述空间位置的参照框架，而地图投影是将地理信息转换到二维平面上的过程。
（2）忽视投影方法的选择：不同的投影方法适用于不同的应用场景。
有些初学者或非专业人士可能会忽视根据实际需求选择合适的投影方法，导致地图出现严重的变形和误差。
（3）对变形和误差的认识不足：地图投影过程中会涉及到一些变形和误差，有些初学者或非专业人士可能会忽视这些变形和误差，导致分析和计算出现偏差。
总之，坐标系和地图投影是两个密切相关的概念，它们在地理信息系统中起着重要的作用。
初学者或非专业人士需要准确理解它们的定义和区别，以更好地应用它们来解决实际问题。
除了上述提到的常见错误认识外，还有一些其他需要注意的问题。
例如，一些初学者可能会将地图投影与地图绘制混淆，认为它们是同一个过程。
实际上，地图投影是将地理信息转换为平面坐标的过程，而地图绘制则是将平面坐标转换为可见的地图图像的过程。
这两个过程是相互独立的，但在地理信息系统中常常会一起使用。
另外，一些初学者还可能会忽视地图投影的局限性。
不同的投影方法具有不同的优点和缺点，没有一种投影方法可以适用于所有情况。
003 空间参考与坐标系统
而这个数值就是“经纬度”，它是地图中标识位置的基本单位。经纬度是经度与纬度的合称，组成一个 坐标系统，称为地理坐标系统，它是一种利用三度空间的球面来定义地球上的空间的球面坐标系统，能够标 示地球上的任何一个位置。
空间参考与坐标系统
1、经纬度与GCS（Geographic Coordinate System, 地理坐标系统） 2、平面坐标与PCS（Projection Coordinate System, 投影坐标系统）
1.1 经纬度与GCS（Geographic Coordinate System, 地理坐标系统）
4 具体操作
4.1 poi数据的使用 4.2 矢量投影 4.3 栅格投影 4.4 核密度
2.1 平面坐标与PCS（Projection Coordinate System, 投影坐标系统）
我们平常用的地图大多是平面的，而地球不是一个纯粹的球体，地球的赤道其实比两极之 间的距离要长，准确的说是一个椭球体。
地图投影是利用一定数学法则把地球表面的经、纬线转换到平面上的理论和方法。正因为地 球是一个椭球体，表面是一个不可展平的曲面，所以运用任何数学方法进行这种转换都会产生 误差和变形，为缩小误差，就产生了各种投影方法。常用的投影方法有墨卡托投影（正轴等角 圆柱投影）、高斯等差分纬线 多圆锥投影、正轴方位投影等。
一般都是由GCJ-02进行再一次加密得到的。这种体系就根据每系等，都是在火星坐标GCJ-02上面再一 次进行了加密。
CGCS2000的定义与WGS84实质一样，采用的参考椭球非常接近，扁率差异引起椭球面上的纬度 和高度变化最大达0.1mm。当前测量精度范围内，可以忽略这点差异。可以说两者相容至cm级 水平
地图投影与坐标系统常用术语
地图投影与坐标系统常用术语比例系数：局部比例尺与参考椭球比例尺的比率，沿标准线的比例系数为1；主比例尺：与参考椭球的比例尺相同的比例尺。
标准线：投影面与参考椭球相切的线，标准线没有投影变形，其上的比例尺与参考椭球比例尺一致。
标准经线：沿经线方向或具有相同经度值的标准线。
标准纬线：沿纬线方向或具有相同纬度值的标准线；中央线：包括中央经线和中央纬线，它们共同确定了地图投影的中心或原点。
参考椭球：地球的简化模型，在其基础上构建地图投影，又称名义球体或生成球体。
重新投影：将空间数据从一种坐标系投影到另一种坐标系。
等积投影：以正确的相对大小来表示面积的一种地图投影。
等角投影：保持局部形状的一种地图投影。
等距投影：保持某些距离的比例尺一致的一种地图投影。
圆锥投影：用圆锥作为投影面的一种地图投影；圆柱投影：用圆柱作为投影面的一种地图投影。
地理格网：地球表面空间要素的定义参照系统。
地图投影：要素的空间关系从地球表面到平面地图的转换过程。
地理坐标数据库（GCDB）：美国内政部土地管理局（BLM）开发的数据库，包括PLSS中地块四至和界碑的经度、纬度值及其他描述信息。
度-分-秒（DMS）制：用度-分-秒表示经纬度值；十进制度数（DD）制：一种用十进制表示经纬度值的度量值。
方位投影：保持特定方向上投影精度的一种地图投影。
它也指用平面作为投影面的地图投影。
公用土地调查系统（PLSS）：美国所用的一种土地划分系统。
GRS80椭球体：1980年大地测量参考系统的参考椭球体，它是卫星测量椭球体。
横轴墨卡托投影：一种常用地图投影，是通用横轴墨卡托坐标系（UTM）和国家平面坐标（SPC）系的基础，美国许多州使用该投影。
经线：地理格网中表示经度沿东西方向变化的线。
纬线：地理格网中表示纬度值沿南北方向变化的线。
基准面：坐标系的基础。
基准面由椭球体派生而来。
兰勃特等角圆锥投影：一种常用的地图投影，是国家平面坐标（SPC）系统的基础，为美国许多州所使用。
空间参照系统与地图投影
地理信息系统中地图投影配置的一般原则 所配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图（基本比例尺地形图、基本省区图或国家大地图集）投影系统一致； 系统一般只考虑至多采用两种投影系统，一种服务于大比例尺的数据处理与输入输出，另一种服务于中小比例尺； 所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所采用的网格系统(特别是一级网格)在投影带中应保持完整。
长度变形
角度变形
TM－横轴等角割圆柱投影
按变形性质分类： 等角投影：角度变形为零。 等积投影：面积变形为零。 任意投影：长度、角度和面积都存在变形。 经投影后地图上所产生的长度变形、角度变形和面积变形是相互联系相互影响的：等积与等角互斥；任意投影不能等角和等积；等积投影角度变形大，等角投影面积变形大。
3、地理空间坐标系的建立
P
N
S
λ
ψ
O
赤 道
地轴
Hξ
地球表面
地球的经线和纬线
地面点的高程
地理坐标系
地图是按一定的法则，以二维形式在平面上表示地理空间中的要素信息的图形或图像，包括位置及其上的特征。地图具有严格的数学基础、符号系统、文字注记等 由于地图本身的尺寸与其描述的地理空间范围之间是不同的，因此，通常说地图具有某种比例尺。 比例尺分类 大比例尺：大于和等于1：10万的地图 中比例尺：大于1：100万和小于1：10万的地图 小比例尺： 1：100万和更小比例的地图
椭球体参数
长半径 a（赤道半径） 短半径 b（极半径） 扁 率 ε=(a-b)/a 第一偏心率 e2=(a2- b2)/ a2 第二偏心率 e`2=(a2- b2)/ b2
我国使用的椭球 克拉索夫斯基椭球体 IAG75椭球体 WGS84椭球体
我国的大地坐标系和高程系 1954年北京坐标系 1980年国家大地坐标系——西安原点 GPS测量数据 1956年黄海高程系 1985年国家高程基准
地图基础必学知识点
地图基础必学知识点1. 经纬度系统：地球可以用经纬度系数来表示位置。
经度是地球表面上任意点的东西方位置，以子午线（经线）为基准；纬度是地球表面上任意点的南北位置，以赤道为基准。
2. 地球的形状：地球不是一个完全的球体，而是略微扁平的椭球体。
这是因为地球自转速度较快，使得地球的赤道半径稍微大于极半径。
3. 地图投影：地球的表面是一个三维的曲面，而地图是平面的。
将地球的曲面投射到平面上的过程称为地图投影。
常见的地图投影方法有墨卡托投影、兰勃托投影、极射方位投影等。
4. 地图比例尺：地图比例尺是地图上距离与实际距离的比值。
比例尺可以表示为一比一万、一比五百等。
比例尺越大，地图上的细节越多。
5. 地理坐标系统：地图上的坐标系统可以用来确定一个点的位置。
常见的地理坐标系统有国家网格坐标系统、地心坐标系统等。
6. 地图符号：地图上使用的符号可以表示不同的地理特征。
常见的地图符号有点符号、线符号、面符号等。
7. 地图要素：地图上展示的各种地理特征，如山脉、河流、城市等，称为地图要素。
地图要素可以分为自然要素和人文要素。
8. 地图投影误差：因为地球的曲面无法完全展开在平面上，所以地图投影会导致一定的误差。
这些误差可以体现为距离变形、角度变形等。
9. 地图方向：地图上的方向通常是以正北方向为参照。
北方向是地球纵向的方向，东方向是指正北方向的右侧，西方向是指正北方向的左侧。
10. 地图制图：地图制图是将地理信息转换为地图的过程。
地图制图通常包括地理数据收集、数据处理、地图设计和地图输出等环节。
这些是地图基础必学的知识点，对于理解和使用地图十分重要。
空间参照系和地图投影
z2 c2
=1
双轴椭球体模型（旋转椭球体）
x2 a2
+
y2 a2 +
z2 c2
=1
其他椭球体模型：根据a、b、c的不同
2、地球空间模型描述 ——地理空间数学建模
其他数学模型：为了解决特定的大地测 量问题而提出的。如类地形面、准大地水 准面、静态水平衡椭球体等。
3、地理空间坐标系的建立
地理空间中的要素要进行定位，必须要嵌入到 一个空间参照系中，即在进行位置描述时，需要有 一个参照。
4、地图投影——地图投影的分类
从投影面（可展曲面）类型划分为：圆锥、圆柱、 平面（方位投影）
从投影面与地球位置关系划分为：正轴、横轴、 斜轴，切、割
关于地图投影的几点结论： ➢实现等角、等面积、等距离同时做到的投影不存在。 ➢投影方式有多种多样，一个国家或地区依据自己所处在 的经纬度、幅员大小以及图件用途选择投影方式。 ➢在大于1：10万的大比例尺图件中，各种投影带来的误 差可以忽略。
于指定原点的XY坐标值来定位的，单位常用英尺或 米（通常为正值）。
可以将经纬度坐标转换成平面直角坐标，这样就 可以方便地进行距离、方位、面积的计算：
F:(φ,λ)(x,y)， φ为经度， λ为纬度
4、地图投影
地图
地图是按一定的法则，以二维形式在平面上表示地理空间
中的要素信息的图形或图像，包括位置及其上的特征。地图具
有严格的数学基础、符号系统、文字注记等
由于地图本身的尺寸与其描述的地理空间范围之间 是不同的，因此，通常说地图具有某种比例尺。所谓 地图比例尺，指的是地图上的距离与地面上相应距离 之比。
比例尺分类
大比例尺：大于和等于1：10万的地图 中比例尺：大于1：100万和小于1：10万的地图 小比例尺： 1：100万和更小比例的地图
地理信息系统--坐标系统
2 坐标系统内容概览2.1地理坐标系统2.2地图投影2.3常用地图投影2.4投影坐标系统2.5在GIS 中运用坐标系统GIS 的一个基本原则是：要在一起使用的图层必须在空间上相互匹配，否则就会发生明显错误。
例如，图2.1 显示分别从互联网下载的爱达荷州和蒙大拿州的州际公路图。
显然这两张道路图在空间上无法配准在一起。
要使跨越州界的道路网互相连接起来，就必须把它们转换成相同的空间参照系统。
第2 章的内容主要涉及作为空间参照基础的坐标系统。
图2.1 （a）图显示基于不同坐标系统的爱达荷州与蒙大拿州的州际公路；（b）图显示基于相同坐标系统的连接好的州际公路网GIS 用户通常在平面上对地图要素进行处理。
这些地图要素代表地球表面的空间要素。
地图要素的位置是基于用x 轴和y 轴表示的坐标系统平面，而地球表面空间要素的位置是基于用经纬度值表示的地理坐标系统。
项目一开始就对这些数据集进行处理使其基于共同的坐标系统，实为必要。
地图投影就是从一种坐标系统过渡到另一种坐标系统。
投影的过程就是从地球表面转换到平面，输出结果为一个地图投影，即可用于投影坐标系统。
我们通常从互联网下载GIS 项目所需的数据集，包括矢量数据和栅格数据。
一些数字化数据集用经纬度值度量，另一些用不同的投影坐标。
如果这些数据集要放在一起使用，那么使用前必须先经过处理。
这里所说的处理指的是投影和重新投影。
投影是将数据集从地理坐标转成投影坐标，重新投影是从一种投影坐标转成另一种投影坐标。
通常投影和重新投影是GIS 项目的初始任务。
2.1地理坐标系统地理坐标系统是地球表面空间要素的定位参照系统（图2.2）。
地理坐标系统是由经度和纬度定义的。
经度和纬度都是用角度度量的：经度是从本初子午线开始向东或向西量度角度，而纬度是从赤道平面向北或向南量度角度的（图2.3）。
图 2.2 地理坐标系统子午线是指经度相同的线。
本初子午线经过英格兰的格林尼治，经度为0°。
地理信息系统名词解释
名词解析1.地理系统、地理信息流、地球空间信息学:地理系统: 指某一个特定时间和特定空间的, 由两个以上相互区别又相互联系、相互制约的地理要素或过程所组成, 并具有特定的功能和行为, 与外界环境相互作用, 并能自动调节和具有自组织功能的整体。
地理信息流：它是由于物质和能量在空间分布上存在着不平衡现象所产生的, 它依附于物质流和能量流而存在, 也是物质流和能量流的性质、特性和状态的表征和知识。
它是地理系统的纽带, 有了它地理系统才能运转。
地球空间信息学：采用以3S技术为代表的空间信息技术、计算机技术和现代通信技术为主要手段, 研究地球空间目标与环境参数信息的获取、分析、管理、存储、传输、显示和应用的一门综合和集成的信息科学与技术。
2.地理实体与地理目标；地理实体: 指自然界、自然现象和社会经济事件中不能再分割的单元, 是一个概括性的、复杂的、具有相对意义的概念或术语。
具有空间特征、属性特征和时间特征。
地理目标：实体在地理数据库中的表示。
地理目标的表示方法随比例尺、目的等情况的变化而变化, 例如, 对于城市这个地理实体, 在小比例尺上可作为一个点目标, 而在大比例尺上将作为一个面目标。
地理目标在地图上是以地图符号的形式来表示的。
3.地理信息和地理数据的联系与区别？地理数据: 是各种地理特征和现象之间的关系的符号化表示, 包括空间位置特征、属性特征和时态特征三个基本特征部分。
地理信息：是有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识, 是与地球表面空间位置相关联的信息, 是地理数据的解释。
联系与区别：信息与数据是不可分离的, 是形与质的关系。
数据是信息的表达、载体；而信息是数据的内涵。
4.数据源与数据集；数据源: GIS的数据源, 是指建立的地理数据库所需的各种数据的来源, 主要包括地图、遥感图像、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等。
数据集：一个结构化的相关数据的集合体, 包括数据本身和数据间的联系。
地理信息系统导论-第二章 坐标系统
第二章 坐标系统
本周内容共分5节：
2.1 地理坐标系统 /2.4 投影坐标系统 2.2 投影、地图投影种类和地图投影参数 2.3 常用地图投影 2.4 投影坐标系统 2.5 GIS中运用坐标系统
本章是全书最复杂的章节
GIS数据均与位置相关， 因此必须明确坐 标系的定义，涉及坐标系转换等问题
-两点距离 D R • arccosd
cosd sin1sin2 cos1cos2 cos1 2
地理坐标系统（geographical coordinate system）：用经度、纬度定义椭球面位置
经度和纬度都是用角度单位（度-分-秒，即 DMS）、或DD、或弧度表示
45°52′29″ = 45.87472222 （45+52/60+29/3600）
GRS80椭.3 m 扁率 1／298.207 用于NAD83
位置偏差见下图
直到1986年，克拉克椭球1866，一个大地测 量椭球体，为美国地图绘制的标准椭球体
NAD27（1927年北美基准面）建立在克拉克 椭球1866的基础上，其原点位于堪萨斯州的 Meades Ranch
珠基等与85国家高程的关系
吴淞高程系基面比1956年黄海高程系基面低1.6297米，长 江流域采用此基准（原点位于上海）
1956黄海高程水准原点 72.289米（原点位于青岛） 1985国家高程的水准原点72.260米 珠江基准面高于85国家高程基准0.744米（原点位于广州）
椭球参数
克拉克椭球1866 长半轴 6 378 206. 4m 短半轴 6 356 583. 8m 扁率 l/294. 979 用于NAD27
Z N(1 e2 ) H sin B
地理信息系统名词解释大全(详细整理版)
地理信息系统Geographic Information System GIS作为信息技术的一种，是在计算机硬、软件的支持下，以地理空间数据库（Geospatial Database）为基础，以具有空间内涵的地理数据为处理对象，运用系统工程和信息科学的理论，采集、存储、显示、处理、分析、输出地理信息的计算机系统，为规划、管理和决策提供信息来源和技术支持。
简单地说，GIS就是研究如何利用计算机技术来管理和应用地球表面的空间信息，它是由计算机硬件、软件、地理数据和人员组成的有机体，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。
地理信息系统属于空间型信息系统。
地理信息是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；它属于空间信息，具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。
地理信息科学与地理信息系统相比，它更加侧重于将地理信息视作为一门科学，而不仅仅是一个技术实现，主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题。
地理信息科学在对于地理信息技术研究的同时，还指出了支撑地理信息技术发展的基础理论研究的重要性。
地理数据是以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文景观的数据，主要包括数字、文字、图形、图像和表格等。
地理信息流即地理信息从现实世界到概念世界，再到数字世界（GIS），最后到应用领域。
数据是通过数字化或记录下来可以被鉴别的符号，是客观对象的表示，是信息的表达，只有当数据对实体行为产生影响时才成为信息。
信息系统是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统，它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。
包括计算机硬件、软件、数据和用户四大要素。
四叉树数据结构是将空间区域按照四个象限进行递归分割（2n×2n，且n≥1），直到子象限的数值单调为止。
地理信息系统2 地理空间参照系统与地图投影
地理空间既可以是具有属性描述的空间位置的集合（由 一系列的空间坐标值组成）；也可以是具有空间属性特
征的实体的集合（由不同实体之间的空间关系构成）。
地理空间的表达是地理数据组织、存储、运算、分析的 理论基础。
地图—传统的地理信息表达方式
现实地理世界抽象模型
点（位置）
高程点, 控制点, 三角点, 地形特征点 水井位, 水泉位, 油井位, 钻井位 站台, 车站, 水文站, 气象站, 天文台, 地震台 乡镇驻地
常用的一些地图投影
各大洲地图投影
亚洲地图的投影：斜轴等面积方位投影、彭纳投影。
欧洲地图的投影：斜轴等面积方位投影、正轴等角圆锥 投影。 北美洲地图的投影：斜轴等面积方位投影、彭纳投影。 南美洲地图的投影：斜轴等面积方位投影、桑逊投影。
澳洲地图的投影：斜轴等面积方位投影、正轴等角圆锥 投影。
地理空间的概念
GIS中的空间概念常用“地理空间”来表达。
地理空间上至大气电离层、下至地幔莫霍面。它是人类活动频 繁发生的区域，是人地关系最为复杂、紧密的区域，是地球上 大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域，地 球上最复杂的物理过程、化学过程、生物过程和生物地球化学 过程就发生在这里。
表面（场）
T(Xi ,Yj)
dT / dXi dT / dYj
地图描述地理信息的方式
符号和注记 空间关系隐含
基本地图比例尺
比例尺等级(有级) 1:100, 1:200, 1:500, 1:1 000, 1:2 000, 1:5 000 1:10 000, 1:50 000, 1:100 000, 1:200 000 1:500 000, 1:1000 000, 1:2000 000, 1:4000 000 1:8000 000, 1:10 000 000, 1:20 000 000, 1:50 000 000 1:100 00，通常称地
理解测绘技术中的核心概念
理解测绘技术中的核心概念测绘技术是指通过测量、记录、处理和表达地球表面特征和地理现象的科学技术。
它具有广泛的应用领域，包括土地管理、城市规划、环境保护、导航、灾害管理等。
在测绘技术中，有一些核心概念是我们必须理解和掌握的。
一、地理空间数据地理空间数据是测绘技术的基础，它是通过测量和记录地球表面特征和地理现象得到的数据。
地理空间数据包括地理位置、形状、大小、属性等信息。
这些数据通常使用各种测量仪器和技术进行采集，如全站仪、卫星定位系统等。
在测绘技术中，我们需要对地理空间数据进行处理和分析，以获取有用的信息。
二、地理参照系统地理参照系统是测绘技术中的重要概念，它是一个用来确定地理位置和坐标系统的框架。
地理参照系统可以将地球表面上的地理位置转化为具体的坐标值。
在测绘过程中，我们需要使用地理参照系统来确定测点的位置，以及计算和比较各种地理数据。
地理参照系统通常以不同的标准和方法来进行定义和表示。
常见的地理参照系统包括经纬度、投影坐标系统等。
经纬度是一种以地球的赤道、子午线和经线为基准的坐标系统，它可以精确表示地球上任何一个点的位置。
投影坐标系统则是通过将地球表面展示在平面上来表示地理位置。
不同的地理参照系统适用于不同的应用场景，我们需要根据具体的需求选择合适的地理参照系统。
三、地图投影地图投影是将地球的三维表面展示在二维平面上的过程。
由于地球是一个近似于椭球体的三维物体，所以在进行地图制作的时候，必须对地球表面进行投影。
地图投影的目的是尽可能保持地球表面的形状、大小和方位关系，同时使地图具有合理的可视性和可读性。
地图投影有许多不同的方法和模型，每种方法都有其特点和适用范围。
常见的地图投影包括等面积投影、等角投影、等距投影等。
不同的地图投影方法适用于不同的地域和尺度。
在测绘技术中，我们需要选择适合的地图投影方法，以确保地图的准确性和可视性。
四、数字高程模型数字高程模型是用来表示地球表面的高程信息的数学模型。
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初中地理课本上关于经纬度的内容
地理坐标系统Geographic coordinate system:地面上的任一点
的位置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,这两组曲线构成的坐标,称为地理 坐标系统. 地理坐标是一种球面坐标. Parallel: 垂直于地轴,并通过地心的平面叫赤道平面,平行 于赤道的各个圆圈叫纬圈（纬度latitude） Meridian:通过地轴垂直于赤道的平面,经面或子午圈 （经度longitude）
2、1980年西安坐标系 该坐标系的椭球参数选用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。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，称西 安原点。
根据投影面与球面相关位置的分类图
3、几种常见的投影
（1）墨卡托投影（Mercator projection）
正轴等角圆柱投影，圆柱投影的一种，由荷兰 地图学家墨卡托（G. Mercator）于1569年创拟。 为地图投影方法中影 响最大的。
墨卡托投影把经度为λ，
纬度为Ф的点投影到:
X= λ Y=In tan（ Ф /2+π/4）
纬线现在是使用 25度和47度
（之前使用过 25，45）。
（3）高斯-克吕格投影（等角横切椭圆柱投影）：
投影带的计算: 我国比例尺小于1:1万的地形图采用6度带（经度差为6 度），对于比例尺大于或等于1:1万的地形图采用3度带。 起点0 °子午线，自西向东，6 °经差为一个投影带，全 球分为60带，各带用自然序数1,2,3,……60表示。我国位于东 经72 °---13 6 °之间，共11个投影带，13—23带。
X坐标值在赤道以北为正，以南为负；Y坐标值在中央 经线以东为正，以西为负。我国在北半球，X坐标皆为正 值。Y坐标在中央经线以西为负值，运用起来很不方便。 为了避免Y坐标出现负值，将各带的坐标纵轴西移500公里， 即将所有Y值都加500公里。 由于采用了分带方法，各带的投影完全相同，某一坐标 值（x，y），在每一投影带中均有一个，在全球则有60个 同样的坐标值，不能确切表示该点的位置。因此，在Y值 前，需冠以带号，这样的坐标称为通用坐标。
第三节 空间参照系统和地图投影
要在多大的 地球仪上才 能找到“大 城市—铁岭” 呢？
地球是圆的!
地球上依然有人坚信地球是平的 而不是圆的 /
地球的两种不同模拟方式：
地球仪
地图
一、地理坐标系统
经纬度系统在 很多方面都是 最完善的，通 常被称为地理 坐标系统
2、地图投影的分类 按变形性质分类 等角投影、等积投影和等距投影 按构成方法分类 几何投影（方位投影、圆柱投影、圆锥投影） 和非几何投影 （伪方位投影、伪圆柱投影、伪圆 锥投影和多圆锥投影）
按照投影面与地球相割或相切分类
割投影 和切投影
b，c为等角投影 d为等距投影 e为等面积投影
正轴等面积割圆锥投影 （Lambert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
地图
所用投影 斜轴等面积方位投影 斜轴等角方位投影
主要技术参数 投影中心 φ=27。30’ λ=+105。 或φ=30。30’ λ=+105。 或φ=35。00’ λ=+105。 标准纬线 φ1=25。00’， φ2=47。00’ 各省（区）图分别采用各 自标准纬线
中国全图
中国全图 （南海诸岛做插图） 中国分省（区）地图 （海南省除外） 中国分省（区）地图 （海南省）
分幅仍以1：100万地形图为基础，经纬差没有改变，由
逐次加密划分而成。 增加了比例尺代码，1：5000----1：500000地形图地图
号均由5个元素10位码组成。
20世纪90年代后国家基本比例尺地形图的分幅与编号
比例尺 1：100万 1：50万 1：25万 1：10万 图幅大小 经差 6º 3º 1º ' 30 30 ' 纬差 4º 2º 1º 20 ' 1幅1：100万分成4幅 1幅1：100万分成16幅 1幅1：100万分成144幅 J50B001002 J50C003003 J50D010010 分幅 示例
ArcGIS中高斯-克 吕格投影的参数设 定：
三、地图分幅及国家基本比例尺
1.地图的分幅 包括矩形分幅和经纬线分幅（梯形分幅） 矩形分幅：每幅地图图廓都是矩形。挂图、地图集、 专题图和大于1：5000的地形图等多用矩形分幅 50×50cm， 50 × 40cm。 经纬线分幅（梯形分幅）：图廓由经纬线构成，这是 当前各国地形图和大区域的小比例尺分幅地图所采用。
J50E017016
J50F042002 J50G093004 J50H093004 1：5000 H
地图
所用投影
主要技术参数 按国际统一4。×6。分幅， 标准纬线： φ1= φs+35’ φ 2= φn-35’ ( φ s、φn为图幅南北边纬 )
国家基本比例尺地形 正轴等角割圆锥投影 图系列 1：100万 国家基本比例尺地形 图系列 1：5万~1：50万
1：5万
1：2.5万 1：1万 1：5000 1：50万 B
15 '
7 ' 30 " 3 ' 40 " 1 ' 52.5 " 1：25万 C
10 '
5' 2 ' 30 " 1 ' 15 " 1：10万 D
1幅1：100万分成576幅
1幅1：100万分成2304幅 1幅1：100万分成9216幅 幅1：100万分成36864幅 1：5万 E 1：2.5万 1：1万 F G
100万图幅编号后加 J-50-5 （1）…（144）
10万图幅编号后加 A,B,C,D 10万图幅编号后加 （1，2，3，4） J-50-5- B J-50-5- B-4
2 ' 30 " 1幅1：10万 分成64幅
100万图幅编号后加 J-50-5-（15） （1）…（64）
20世纪90年代后国家基本比例尺地形图的分幅与编号 1991年制定了《国家基本比例尺地形图的分幅与编号》 的国家标准，自1991年起新测和更新的地形图，照此标 准进行分幅和编号。 1：5000地形图被列入我国国家基本比例尺地形图系列，
3、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)。
二、投影坐标系统
1、投影：
地图投影的定义:地图投影就是建立地图平面上的点（x,y) 和地球表面上的点(ϕ,λ)之间的函数关系。一般通式为：
2、地形图的编号
1:100万图分幅与编号
20世纪70-80年代国家基本比例尺地形图分幅编号
比例尺
1：100 万 1：50万 1：20万
图幅大小
经差 6º 3º 1º 纬差 4º 2º 40 '
分幅
编号
横行A,B….V 纵行1，2…60
示例
J-50
1幅1：100万 分成4幅 1幅1：100万 分成36幅
3、几种常见的投影
民国时期的世界地图（墨卡托投影）
（2）Lambert投影（正轴等角割圆锥投影）：
我国的基本比例尺地形图中，大于等于50万的均采用高斯-克 吕格投影(Gauss-Kruger)，小于50万的地形图采用兰勃特投影 (Lambert Conformal Conic)，我国的全国地图及分省地图和小 于1比50万的地图一般使用 lambert投影,全国地图的标准
100万图幅编号后加 J-50-A A,B,C,D 100万图幅编号后加 J-50-(3) （1）…（36）
1：10万
1：5万 1：2.5万 1：1万
30 '
15 ' 7 ' 30 " 3 ' 40 "
20 '
10 ' 5'
1幅1：100万 分成144
1幅1：10万 分成4幅 1幅1：5万分 成4幅
国家基本比例尺地形 图系列 1：5000~1：2.5万 城市图系列 (1：500~1：5000)
高斯-克吕格投影 （ 6。分带）
高斯-克吕格投影 （ 3。分带） 城市平面局域投影或 城市局部坐标的高斯 投影
投影带号(N)13~23 中央经线λ0=(N×6-3)。
投影带号(N)24~46 中央经线λ0=(N×3)。
地图
地图能有效地显示一个小范围内的大量细节。比起地球 仪，一本地图集能够根据重要次序显示某个空间更多的 信息，但它也有自己的缺点。
地球的近似表示
地球椭球体
大地水准面所包围的形体叫大地球体
在测量和制图中用绕自转轴（短轴）旋转的椭球体来代替大地球体，通常称为地球椭球体
常见的地球椭球体模型
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（米） 6377397 6378249 6378206 6378388 6378245 6378160 6377276 短半轴（米） 6356079 6356515 6356584 6356912 6356863 6356775 6356075
椭球体 spheroid：
长轴 semi major axis,
短轴 semi minor axis 偏心率 inverse flattening