GIS第4章空间参照系统和地图投影解析
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2、坐标系
2、坐标系
3、大地坐标系(另一种位 置定义) 地理空间P点的位置,用大地 坐标(L,B,H)表示。L为 过P点的椭球子午面与起始 子午面之间的夹角,称为 大地经度;B为过P点的地 球椭球面法线与地球赤道 面的夹角,称为大地纬度; H为P点沿P点椭球面法线 方向至椭球面的距离,称 为大地高程。
(3)比例系数 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)
SF=实际比例尺/主比例尺 比例系数只在小比例尺世界地图上比较明显。
2、坐标系
1、地理空间参照系的建立 地理空间参照系是表示地理实体的空间参照系统,在 GIS中,一个基本原则是:所有的空间数据都必须纳 入统一的地理空间参照系。主要有地理坐标系和投影 坐标系。 除少数局部GIS应用,例如一个研究区域仅有几百平 米或几平方千米且不与其它区域研究研究结果进行比 较时,可以忽略大地参考系统与坐标系统对GIS的影 响。但大多数情况是,建立全局的参考框架对GIS非 常重要。
1.地球椭球体基本要素
1.1.1 地球的形状
GIS表达的是地理空间信息,为了描述地理空 间信息,需要建立地球空间模型,确定地理空 间参照系统,进行地图投影变换,对地理空间 信息的空间位置、空间关系以及空间属性等数 据进行定义和表达。这些内容共同构成了地理 空间信息基础。
平面坐标系
地理坐标系
1.地球椭球体基本要素
第四章 空间参照系统和地 图投影
地理信息系统 ——原理wk.baidu.com方法和应用
课 题:空间参照系统和地图投影 目的要求:通过本章学习,掌握地球形态、空间参考系统、
空间直角坐标系统转换和地图投影及选择、地形图的分幅 与编号等基本理论
教学重点:地球椭球体、地图投影、地形图分幅
教学难点:地理坐标系与投影坐标系的区别
1.地球椭球体基本要素
1.1.1 地球的形状
铅垂线:地理空间中任意一点 的重力作用线。 水准面:自由静止的水面。 大地水准面 :与平均海水面重 合,并向大陆、岛屿延伸所 形成的封闭曲面
由于大地体表面仍然是具有微小起伏的不规则曲面,无法用 数学公式来描述,地理空间中的各种要素,也无法通过数学方法 在大地体表面进行表达与处理。由此,在地球科学领域,用一个 与大地的形状、大小最为接近、拟合最好、且能用数学函数表示 的椭球体来代表大地体。
1.地球椭球体基本要素
3、地球的旋转椭球体模型 地球的旋转椭球体模型,是为了测量成果计 算的需要,选用一个同大地体相近的、可以用 数学方法来表达的旋转椭球来代替地球,且这 个旋转椭球是由一个椭圆绕其短轴旋转而成的。 它是以大地水准面为基础的。凡是与局部地区 (一个或几个国家)的大地水准面符合得最好的 旋转椭球,称为参考椭球。
1.地球椭球体基本要素
地球表面 大地水准面 参考椭求表面
地球自然表面、大地水准面、参考椭球面的关系
1.地球椭球体基本要素
4、地球的数学模型 地球的数学模型,是在解决其它一些大地测 量学问题时提出来的,如类地形面、准大地水 准面、静态水平衡椭球体等。
1.地球椭球体基本要素
1.2地图比例尺
(1)比例尺的表示形式: 数字式: 1:1 000 000或一百万分之一 说明式(文字式):1 厘米相当于10公里 图解式(线段式):
教学课时:2课时 教学方法: 讲授 本次课涉及的学术前沿:
1.地球椭球体基本要素
1.1 地球椭球体 地球的形状 地球的大小 椭球体的半径 高程 1.2 地图比例尺 比例尺表示法
数字比例尺 文字比例尺 图解比例尺或直线比例尺 面积比例尺
比例系数(SF):表明确定的比例尺与实际比例尺数值之间的关系。
1.地球椭球体基本要素
1.1.1地球表面的几何模型
2)、地球的相对抽象表面模型
地球的相对抽象表面模型,即由大 地水准面描述的模型。是假设当一 个海水面处于完全静止的平衡状态 时,从海平面延伸到所有大陆下部, 且与地球重力方向处处正交的一个 铅垂线:地理空间中任意一点 连续、闭合的水准面构成的地表模 的重力作用线。 型。 水准面:自由静止的水面。 以大地水准面为基准,就可以利用 大地水准面 :与平均海水面重 水准测量对地球自然表面任意一点 合,并向大陆、岛屿延伸所 进行高程测量。由于地球重力的影 形成的封闭曲面 响,大地水准面也是一个不规则曲 面,但起伏远小于自然表面。
2、坐标系
过去的地图通常使用国家地图机构定义与维护 的国家大地测量框架,这在地图生产方面,尤 为突出。 GPS的出现,为全球统一参考框架的实现提供 了可能性。因为GPS提供了全球统一参考框架 下低成本、实时测量定位的方法手段。
2、坐标系
2、地理坐标系 地理坐标系是 为确定地面点的 位置而定义的以 经纬度为坐标量 测值的空间参照 系。
<1:5,000,000 基于圆的旋转体
>1:1,000,000 基于椭圆的旋转体
长半轴a、短半轴b,扁率f =(a-b)/a 如WGS84定义的参考椭球:
a=6378137.0meter
1/f=298.257223563 不同的参考椭球,参数不一样。
1.地球椭球体基本要素
我国测图历史上曾使用的参考椭球: 1、1952年前,海福特椭球; 2、1954年~1980年,克拉索夫斯基椭球 a=6378245m,b=6356863m,f =1:298.3 3、1980年后,1975年国际大地测量学与地球物理学联 合会推荐的椭球; a=6378140m,b=6356755m,f=1:298.257
50
0 50 100
千米
面积比例尺: (2)比例尺的大小决定了地理数据所表示的地理实体的详细程度
比例尺愈大,地理实体特征越详细;反之,地理实体的特征就愈少
1.地球椭球体基本要素
注意:
在GIS中常用的比例尺表示形式是图解式 GIS几乎能以各种比例尺显示和输出地理数据
1、GIS中地理数据的详细程度取决于原始地图或影像资料的比例尺 2、当以较小比例尺或缩小显示来源于大比例尺地图或影像的地理数 据时,许多地理实体会挤在一起而无法辨别。
地球表面的几何模型。是定义合适的地理参照系 统的依据。根据大地测量学的研究,球表面几 何模型分为四类:地球的自然表面模型、地球 的相对抽象表面模型、地球的旋转椭球体模型 和地球的数学模型。
1.地球椭球体基本要素
地球表面的几何模型 1)、地球的自然表面模型 地球的自然表面模型 是地球的自然体,起伏 而不规则,呈梨形形状 。