坐标投影基础知识

地图定义？

地图是按照一定的法则,有选择地以二维或多维形式与手段在平面或球面上表示地球(或其它星球)若干现象的图形或图像，它具有严格的数学基础、符号系统、文字注记，并能用地图概括原则，科学地反映出自然和社会经济现象的分布特征及其相互关系。

什么是地图的比例尺？

地图上某线段的长度与实地相应线段的水平长度之比，称为地图的比例尺。其表现形

式有数字比例尺、文字比例尺和图解比例尺。比例尺大于和等于1：10万的地图，如1：10万、1：5万、1：2.5万、1：1万、1：5千等的地图可称为大比例尺地图。比

例尺小于1：10万并大于1：100万的地图，如1：25万、1：50万等的地图可称为

中比例尺地图。比例尺小于和等于1：100万的地图，如1：100万、1：250万、1：600万、1：2000万等的地图可称为小比例尺地图。

栅格图？

栅格图是基于一套行列组成的方格数据模型，使用一组方格描述地理要素，每一个方

格的值代表一个现实的地理要素。

栅格数据适合于做空间分析和图象数据格式的存储，不适合做不连续的数据处理。

矢量图？

矢量图是基于直角坐标系统，用点、线、多边形描述地理要素的数据模型或数据结构。每一个地理要素由一系列有顺序的的x、y坐标描述，这些要素与属性相结合。

大地测量与地图制图的基本原理

地球是一个自然表面极其复杂与不规则的椭球体，而地图是在平面上描述各种制图现象，如何建立地球表面与地图平面的对应关系？为解决这一问题，人们引入大地体的

概念。大地体是由大地水准面包围而成。大地水准面是假定在重力作用下海水面静止

时的平均水面，并设想此面穿过大陆与岛屿，连续扩展形成处处与铅垂线成正交的闭

合曲面。由于地壳内部物质密度分布不均匀，大地水准面也有高低起伏。虽然此高低

起伏已经不大，比地球自然表面规则得多，但仍不能用简单的数学公式表示。为了测

量成果的计算和制图的需要，人们选用一个同大地体相近的可以用数学方法来表达的

旋转椭球体来代替，简称地球椭球体。它是一个规则的曲面，是测量和制图的基础。

地球自然表面点位坐标系的确定包括两个方面的内容：一是地面点在地球椭球体面上

的投影位置，采用地理坐标系；二是地面点至大地水准面上的垂直距离，采用高程系。

什么是大地坐标系？

大地坐标系是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系。地面点的位置用

大地经度、大地纬度和大地高度表示。大地坐标系的确立包括选择一个椭球、对椭球

进行定位和确定大地起算数据。一个形状、大小和定位、定向都已确定的地球椭球叫参考椭球。参考椭球一旦确定，则标志着大地坐标系已经建立。

什么是54北京坐标系？

新中国成立后，很长一段时间采用1954年北京坐标系统，它与苏联1942年建立的以普尔科夫天文台为原点的大地坐标系统相联系，相应的椭球为克拉索夫斯基椭球。到20世纪80年代初，我国已基本完成了天文大地测量，经计算表明，54坐标系统普遍低于我国的大地水准面，平均误差为29米左右。

什么是80西安坐标系？

1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。

什么是地心坐标系？

以地球的质心作为坐标原点的坐标系称之为地心坐标系，即要求椭球体的中心与地心重合。人造地球卫星绕地球运行时，轨道平面时时通过地球的质心，同样对于远程武器和各种宇宙飞行器的跟踪观测也是以地球的质心作为坐标系的原点，参考坐标系已不能满足精确推算轨道与跟踪观测的要求。因此建立精确的地心坐标系对于卫星大地测量、全球性导航和地球动态研究等都具有重要意义。

什么是WGS－84坐标系？

WGS－84坐标系是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X 轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系。这是一个国际协议地球参考系统（ITRS），是目前国际上统一采用的大地坐标系。

什么是地图投影？

地图投影是研究把地球椭球体面上的经纬网按照一定的数学法则转绘到平面上的方法及其变形问题。地图投影的方法有几何法和解析法。几何法是以平面、圆柱面、圆锥面为承影面，将曲面（地球椭球面）转绘到平面（地图）上的一种古老方法，这种直观的透视投影方法有很大的局限性。解析法是确定球面上的地理坐标与平面上对应点的直角坐标之间的函数关系。

我国基本比例尺地形图采用什么投影？

我国1：100万地形图，20世纪70年代以前一直采用国际百万分之一投影（又称改良都圆锥投影），现在改用正轴等角割圆锥投影。

我国1：50万和更大比例尺地形图，统一采用高斯－克吕格投影。高斯－克吕格投影

是横轴等角椭圆柱投影。其原理是：假设用一空心圆柱横套在地球椭球体上，使椭圆

柱轴通过地心，椭圆柱面与椭圆体面某一经线相切；然后，用解析法使地球椭球体面

上经纬网保持角度相等的关系，并投影到椭圆柱面上；最后，将椭圆柱面切开展成平面，就得到投影后的图形。此投影由德国科学家高斯首创，后经克吕格补充，简称高

斯投影。

什么是普通地图、地形图和专题地图？

按照地图的内容，地图可分为普通地图、地形图和专题地图三种。

普通地理图（General Map）是以同等详细程度来表示地面上主要的自然和社会经济

现象的地图，能比较全面地反映出制图区域的地理特征，包括水系、地形、土质、植被、居民地、交通网、境界线以及主要的社会经济要素等。它和地形图的区别主要表

现在：地图投影、分幅、比例尺和表示方法等具有一定的灵活性，表示的内容比同比

例尺地形图概括，几何精度较地形图低。

地形图（Topographic Map）是指国家几种基本比例尺（1：5千，1：1万，1：2.5万，1：5万，1：10万，1：25万，1：50万，1：100万）的全要素地图。它是按照统一的规范和符号系统测（或编）制的，全面而详尽地表示各种地理事物，有较高的几何

精度，能满足多方面用图的需要，是国家各项建设的基础资料，也是编制其它地图的

原始资料。

专题地图（Thematic Map）是着重表示一种或几种自然或社会经济现象的地理分布，或强调表示这些现象的某一方面特征的地图。专题地图的主题多种多样，服务对象也

很广泛。可进一步分为自然地图和社会经济地图。

我国基本比例尺地形图如何分幅与编号？

为了保管和使用方便，我国对每一种基本比例尺地形图的图廓大小都做了规定，每一

幅地形图给出了相应的号码标志，这就是地形图的分幅与编号。地形图分幅有两种方法：一是矩形分幅，一是经纬线分幅，我国采用经纬线分幅。

1991年前我国基本比例尺地形图分幅与编号系统是一1：100万地形图为基础，延伸

出1：50万、1：25万、1：10万三种比例尺；在1：10万地形图基础上又延伸出两支：第一支为1：5万及1：2.5万比例尺；第二支为1：1万比例尺。1：100万地形