空间参照系统与地图投影精选文档.ppt
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1、空间参照系统与地图投空间参照系统与地图投影影2023/4/8韶关学院旅游与地理学院 陈世发1本讲稿第一页,共二十七页2023/4/82韶关学院旅游与地理学院 陈世发 1、地理空间、地理空间 2、地球空间模型描述、地球空间模型描述 3、地理空间坐标系的建立、地理空间坐标系的建立 4、地图投影、地图投影 6、地图投影的选择、地图投影的选择5、我国常用投影、我国常用投影讨论与思考讨论与思考讨论与思考讨论与思考本讲稿第二页,共二十七页2023/4/83韶关学院旅游与地理学院 陈世发空间现象及其描述空间现象及其描述现实世界现实世界空间数据空间数据地图地图遥感影像遥感影像特征特征关系关系行为行为观察观察选
2、择选择抽象抽象综合综合测量:位置测量:位置编码:属性编码:属性建立关系:建立关系:表达:表达:1、地理空间、地理空间本讲稿第三页,共二十七页2023/4/84韶关学院旅游与地理学院 陈世发 地理空间上至大气地理空间上至大气电离层,下至莫霍面电离层,下至莫霍面,有着广阔的范围。但,有着广阔的范围。但一般地理一般地理空间指的是地球表层,其基准是陆地表面和大洋表面空间指的是地球表层,其基准是陆地表面和大洋表面,它是人类活动频,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。繁发生的区域,是人地关系最为复杂、紧密的区域。在空间信息系统中,地理空间被定义为在空间信息系统中,地理空间被定义为绝
3、对空间绝对空间和和相对空间相对空间两种形式。两种形式。绝对空间是由一系列不同位置的绝对空间是由一系列不同位置的空间坐标值空间坐标值组成;相对空间是是由不组成;相对空间是是由不同实体之间的同实体之间的空间关系空间关系构成。构成。1、地理空间、地理空间本讲稿第四页,共二十七页2023/4/85韶关学院旅游与地理学院 陈世发地球表面模型可以分为四类:地球表面模型可以分为四类:q 最自然的面最自然的面q 相对抽象的面相对抽象的面:也称为也称为大地水准面大地水准面,是静止海平面的延伸。以,是静止海平面的延伸。以它为基准,可以用水准仪测量地球自然表面上任意点的高程。它为基准,可以用水准仪测量地球自然表面上
4、任意点的高程。海平面的起伏将导致测量的不确定海平面的起伏将导致测量的不确定。大地水准面所包围的球体,大地水准面所包围的球体,叫大地球体。叫大地球体。q模型模型:以大地水准面为基准建立的地球椭球体模型地球椭球体模型。q其他数学模型其他数学模型: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。2、地球空间模型描述 地理空间数学建模本讲稿第五页,共二十七页2023/4/86韶关学院旅游与地理学院 陈世发本讲稿第六页,共二十七页2023/4/87韶关学院旅游与地理学院 陈世发空间信息、地理空间、空间现象空间信息、地理空间、空间现象地理地理(地球地球)空间的定义空间的定
5、义地理空间的数学建模地理空间的数学建模地理空间的构成要素?地理空间的构成要素?空间要素进行定位?空间要素进行定位?(参照参照)选择一个合适的坐标系?选择一个合适的坐标系?平面上?平面上?地图投影地图投影地图地图GIS中地图投影的一般原则中地图投影的一般原则1、地图投影的定义?、地图投影的定义?2、地图投影的变形?、地图投影的变形?3、地图投影的分类?、地图投影的分类?4、高斯克吕格投影?、高斯克吕格投影?5、地图投影的选择?、地图投影的选择?6、常用的地图投影?、常用的地图投影?地理坐标系的建立?地理坐标系的建立?1、地图比例尺、地图比例尺2、地图分幅和编号、地图分幅和编号空间要素表达?空间要
6、素表达?地理空间整体框架地理空间整体框架本讲稿第七页,共二十七页2023/4/88韶关学院旅游与地理学院 陈世发地球模型:三级近似地球模型:三级近似地球自然表面极不规则,无法用数学表面进行描述水准面所包围的球体大地水准面所包围的球体旋转椭球体不规则性、动态性、不唯一性不规则性、相对唯一性标准数学曲面 1952:海福特椭球 1953:克拉索夫斯基椭球 1978:1975年国际椭球本讲稿第八页,共二十七页2023/4/89韶关学院旅游与地理学院 陈世发椭球体参数 长半径长半径长半径长半径 a a a a(赤道半径)(赤道半径)(赤道半径)(赤道半径)短半径短半径短半径短半径 b b b b(极半径
7、)(极半径)(极半径)(极半径)扁扁扁扁 率率率率 =(a-b)/a=(a-b)/a=(a-b)/a=(a-b)/a 第一偏心率第一偏心率第一偏心率第一偏心率 e e e e2 2 2 2=(a=(a=(a=(a2 2 2 2-b b b b2 2 2 2)/a)/a)/a)/a2 2 2 2 第二偏心率第二偏心率第二偏心率第二偏心率 eeee2 2 2 2=(a=(a=(a=(a2 2 2 2-b b b b2 2 2 2)/b)/b)/b)/b2 2 2 2我国使用的椭球我国使用的椭球克拉索夫斯基椭球体克拉索夫斯基椭球体IAG75IAG75椭球体椭球体WGS84WGS84椭球体椭球体 我国
8、的大地坐标系和高程系我国的大地坐标系和高程系19541954年北京坐标系年北京坐标系19801980年国家大地坐标系年国家大地坐标系西安原点西安原点GPSGPS测量数据测量数据19561956年黄海高程系年黄海高程系19851985年国家高程基准年国家高程基准坐标系坐标系坐标系坐标系椭球椭球椭球椭球原点原点原点原点高程基准高程基准高程基准高程基准 19541954年北京坐标年北京坐标年北京坐标年北京坐标系系系系克拉索夫斯基椭克拉索夫斯基椭球体球体前苏联的普尔科前苏联的普尔科沃沃19561956年青岛验潮年青岛验潮站的黄海平均海站的黄海平均海水面水面19801980年西安坐标年西安坐标年西安坐标
9、年西安坐标系系系系19751975年国际大地年国际大地测量与地球物理测量与地球物理联合会推荐椭球联合会推荐椭球陕西经阳县永乐陕西经阳县永乐镇镇19561956年青岛验潮年青岛验潮站的黄海平均海站的黄海平均海水面水面新新新新19541954年北京坐年北京坐年北京坐年北京坐标系标系标系标系克拉索夫斯基椭克拉索夫斯基椭球体球体陕西经阳县永乐陕西经阳县永乐镇镇19561956年青岛验潮年青岛验潮站的黄海平均海站的黄海平均海水面水面WGS-84WGS-84坐标系坐标系WGS-84WGS-84椭球椭球地球质心地球质心空间直角坐标系空间直角坐标系本讲稿第九页,共二十七页2023/4/810韶关学院旅游与地理
10、学院 陈世发一、天文坐标系天文坐标系1、定义:以大地水准面和铅锤线为基准建立起来的坐标系。2、表示:天文经度,天文纬度、正高H。二、二、大地坐标系大地坐标系1、定义:以参考椭球面及其法线为基准建立 起来的坐标系统。2、表示:大地经度L,大地纬度B、大地高H三、三、平面坐标系统(平面坐标系统(笛卡儿坐标系统)以平面为基础的平面坐标系。现实世界是以相对于以平面为基础的平面坐标系。现实世界是以相对于指定原点的指定原点的XY坐标值来定位的,单位常用英尺或米坐标值来定位的,单位常用英尺或米(常为正值)(常为正值)可以将经纬度坐标转换成平面直角坐标,这样就可以将经纬度坐标转换成平面直角坐标,这样就可以方便
11、地进行距离、方位、面积的计算:可以方便地进行距离、方位、面积的计算:F:(,)(x,y),为经度,为经度,为纬度为纬度 3、地理空间坐标系的建立、地理空间坐标系的建立P PN NS S O O赤赤赤赤 道道道道地地地地轴轴轴轴H H P PN NS SL LB BO O赤赤赤赤 道道道道地地地地轴轴轴轴H H本讲稿第十页,共二十七页2023/4/811韶关学院旅游与地理学院 陈世发地球表面地球表面地球的经线和纬线地球的经线和纬线 地面点的高程地面点的高程 地地理理坐坐标标系系本讲稿第十一页,共二十七页2023/4/812韶关学院旅游与地理学院 陈世发地图是按一定的法则,以二维形式在平面上表示地
12、理空间中的要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。地图具有严格的数地图具有严格的数学基础、符号系统、文字注记等学基础、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,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因此,通常说地图具有某种比例尺比例尺。比例尺分类比例尺分类 大比例尺:大于和等于大比例尺:大于和等于1:10万的地图万的地图 中比例尺:大于中比例尺:大于1:100万和小于万和小于1:10万的地图万的地图 小比例尺:小比例尺:1
13、:100万和更小比例的地图万和更小比例的地图4、地图投影、地图投影本讲稿第十二页,共二十七页2023/4/813韶关学院旅游与地理学院 陈世发4、地图投影、地图投影 意义意义l 地图制图的基本要求地图制图的基本要求 用用一一定定的的数数学学方方法法把把大大地地坐坐标标系系转转化化为为某某投投影影面面上上的的平平面面直直角角坐坐标标系系。GIS用用各各种种平平面面坐坐标标系系统统去去描描绘绘地地球球,而而每每种种平平面面坐坐标标均均基基于于特特殊殊的的地地图图投投影影。地地图图投投影影之之后后的的结结果果记记录录是是以以地地图图作作为为保保存存形形式式的的。地地图图投投影影的的使使用用保保证证了
14、了空空间间信信息息从从地地理理坐坐标变换为平面坐标后能够保持在地域上的联系和完整性。标变换为平面坐标后能够保持在地域上的联系和完整性。l 进行空间操作和空间分析的基本前提进行空间操作和空间分析的基本前提l地图精度的基本要求地图精度的基本要求 关于数据精度只注意数字化和编辑过程中的偶然误差和外围设备的系统误差,而忽视关于数据精度只注意数字化和编辑过程中的偶然误差和外围设备的系统误差,而忽视关于数据精度只注意数字化和编辑过程中的偶然误差和外围设备的系统误差,而忽视关于数据精度只注意数字化和编辑过程中的偶然误差和外围设备的系统误差,而忽视了地图投影的所产生的变形误差。了地图投影的所产生的变形误差。了
15、地图投影的所产生的变形误差。了地图投影的所产生的变形误差。其后果是其后果是其后果是其后果是:显示或输出的图形文件发生变形或扭曲,有些变形在视觉上不易直接观察。:显示或输出的图形文件发生变形或扭曲,有些变形在视觉上不易直接观察。:显示或输出的图形文件发生变形或扭曲,有些变形在视觉上不易直接观察。:显示或输出的图形文件发生变形或扭曲,有些变形在视觉上不易直接观察。这一方面严重影响到地图的精度,属性数据空间顺序和空间联系分析结果的准确性;另一这一方面严重影响到地图的精度,属性数据空间顺序和空间联系分析结果的准确性;另一这一方面严重影响到地图的精度,属性数据空间顺序和空间联系分析结果的准确性;另一这一
16、方面严重影响到地图的精度,属性数据空间顺序和空间联系分析结果的准确性;另一方面严重的影响到方面严重的影响到方面严重的影响到方面严重的影响到GPSGPS的应用效果。的应用效果。的应用效果。的应用效果。本讲稿第十三页,共二十七页2023/4/814韶关学院旅游与地理学院 陈世发 说明:说明:投影面投影面P不一定是平面不一定是平面 点点A与投影面与投影面P不必须是在不必须是在S的两侧的两侧 在在特特殊殊情情况况下下投投影影中中心心S点点允允许许在在无无穷穷远远处处a b cPESPC B A4、地图投影、地图投影投影概念投影概念投影概念投影概念:投影指的是在两个点集之间建立:投影指的是在两个点集之间
17、建立一一映射关系。一一映射关系。数学表达:空间任意点数学表达:空间任意点A与一固定点与一固定点S的连线的连线AS(包括其延长线)被某面(包括其延长线)被某面P所截,直线所截,直线AS与该截面与该截面P的交点的交点a叫做空间点叫做空间点A在截面在截面P上上的投影。截面的投影。截面P称作投影面,交点称作投影面,交点a称作投影称作投影点,直线点,直线AS称作投影线,称作投影线,S点称作投影中心。点称作投影中心。本讲稿第十四页,共二十七页2023/4/815韶关学院旅游与地理学院 陈世发4、地图投影、地图投影地图投影的变形地图投影的变形这种变形使得地理要素的几何特性受到破坏:这种变形使得地理要素的几何
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