第2讲GIS地学基础

1、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年国际椭球定位坐标系：平面系统定位坐标系：平面系统直接建立在球体上的地理坐标，用经度和纬度表达地理对象位置 建立在平面上的直角坐标系统，用（x，y）表达地理对象位置 投影纬度n某一点纬度为该位置地球表面法线与赤道平某一点纬度为该位置地球表面法线与赤道平面的夹角；面的夹角；n赤道为赤道为0，极地为，极地为90；n纬度纬度1的弧长：的弧长： 1

2、纬差的经线弧长，在两纬差的经线弧长，在两极地区较长（极地区较长（111.7km），赤道地区较短），赤道地区较短（110.6km）。）。经度n与纬圈垂直排列，通过地球轴心的垂直大环称经度；与纬圈垂直排列，通过地球轴心的垂直大环称经度；n经度经度1的弧长：随着纬度的增高而逐渐变短，直到的弧长：随着纬度的增高而逐渐变短，直到最后达到两极时为零。最后达到两极时为零。 经度经度1的弧长的弧长 = 纬度纬度1的弧长的弧长 纬度的余弦纬度的余弦 经度经度0 时，时， 1的弧长的弧长 111.321 kmn起始经线：将通过格林尼治天文台的经线作为起始经线：将通过格林尼治天文台的经线作为0 经经线。线。定位坐标

3、系：高程系统定位坐标系：高程系统任意水准面大地水准面HAHA铅垂线AHBHBhAB水准原点1985国家高程基准， 72.2604米黄海海面 1952-1979年平均海水面为0米地图投影地图投影地图投影地图投影:为什么要进行投影为什么要进行投影?地图投影概念地图投影概念投影面地球n理解地图投影的概念可以想象在地球内部有一个灯泡，灯泡的光线照射到地球的各个点，投影到套在地球上的各种形状（圆锥、圆柱和平面）的纸上，将这张纸裁开以后展开便成了平面地图。地图投影理解地图投影理解地图投影实质地图投影实质),(),(21fyfx地图投影地图投影:投影变形投影变形Mercator ProjectionMoll

4、weide Projection地图投影地图投影:投影方法投影方法投影面地球投影方式投影方式地图投影变形规律构成方式几何投影非几何投影方位投影圆柱投影伪圆锥投影圆锥投影多圆锥投影为圆柱投影伪方位投影等积投影等角投影任意投影投影方式：几何投影投影方式：几何投影正 轴斜 轴横 轴方位圆柱圆锥投影举例直角坐标n优点：n通常用于大比例尺地图；n比例系数的分布：取决于地图投影系统，常用的系统为横墨卡托投影、极球面投影、兰勃特正形圆锥投影；UTM系统nUTM系统：系统：又称横墨卡托投影系统，各国通用；n投影带投影带：北纬84和南纬80 之间的地球表面，按经度6 划分为南北纵带，称投影带；n坐标表示：坐标表

5、示：位于投影带中心的经线，为500 000米；赤道的标记，对北半球的坐标值，赤道为0，对南半球为10 000 000米，往南递减。n比例系数分布比例系数分布：沿每条南北网格线，比例系数为常数，东西方向为变数。UPS系统n用于在两极地区取代UTM系统；n投影方式：以极点为中心的球面投影；n坐标表示：0 180经线为2 000 000米，东经90 西经90 经线为2 000 000米。n比例系数分布：沿纬线方向（投影为圆）的比例系数为常数，由一条纬线至另一条纬线方向的比例系数是变化的。高斯投影n高斯克吕格投影在英美国家称为横轴墨卡托投影。美国编制世界各地军用地图和地球资源卫星象片所采用的全球横轴墨

6、卡托投影（UTM）是横轴墨卡托投影的一种变型变型。高斯克吕格投影的中央经线长度比等于1，UTM投影规定中央经线长度比为0.9996。在6度带内最大长度变形不超过0.04%。 高斯投影特征n中央经线和地球赤道投影成为直线，且中央经线和地球赤道投影成为直线，且为投影的对称轴；为投影的对称轴；n等角投影；等角投影；n中央经线上没有长度变形；中央经线上没有长度变形；n经线，离中央经线越远，变形越大；经线，离中央经线越远，变形越大；n纬线，纬度越低，变形越大；纬线，纬度越低，变形越大；n等变形线为平行于中央经线的直线。等变形线为平行于中央经线的直线。地图投影地图投影:投影选择因素投影选择因素地图投影地图

7、投影:GIS中的地图投影中的地图投影我国常用的地图投影我国常用的地图投影正轴等角割圆锥投影正轴等角割圆锥投影(Lambert正形投影正形投影)地图比例尺地图比例尺地图比例尺（续）地图比例尺（续）2 中国的地图分幅n2.1高斯-克吕格直角坐标n高斯克吕格投影是设想用一个椭圆柱横套在地球椭球的外面，并与设定的中央经线相切。该投影是国家基本比例尺地形图的数学基础高斯投影1)6分带法n从格林威治零度经线起，每6分为一个投影带，全球共分为60个投影带，东半球从东经0-6为第一带，中央经线为3，依此类推，投影带号为1-30。其投影代号n和中央经线经度L0的计算公式为：L0=(6n-3)；n西半球投影带从1

8、80回算到0，编号为31-60，投影代号n和中央经线经度L0的计算公式为L0=360-(6n-3)。2）3分带法n从东经从东经130起，每起，每3为一带，将全球划分为为一带，将全球划分为120个投影带，东经个投影带，东经130-430，.17830-西西经经17830，.130-东经东经130。n东半球有东半球有60个投影带，编号个投影带，编号1-60，各带中央经线，各带中央经线计算公式：计算公式：L0=3n,中央经线为中央经线为3、6.180。西半球有西半球有60个投影带，编号个投影带，编号1-60，各带中央经线，各带中央经线计算公式：计算公式：L0=360-3n,中央经线中央经线为西经为西

9、经177、.3、0。高斯克吕格投影的分带n我国规定将各带纵坐标轴西移500公里，即将所有y值加上500公里，坐标值前再加各带带号以18带为例，原坐标值为y=243353.5m，西移后为y=743353.5，加带号通用坐标为y=18743353.51:2.5万至1:50万的地形图，采用6 分带方案，全球共分为60个投影带；我国位于东经72 到136 间，共含11个投影带；1:1万及更大比例尺图采用3 分带方案，全球共120个带。2.2中国地形图分幅与编号旧标准n我国基本比例尺地形图分幅与编号，以1：100万地形图为基础，延伸出1：50万、1：25万、1：10万;n再以1：10万为基础，延伸出1：

10、5万、1:2.5万延伸出1：1万三种比例尺。n1：100万从赤道起向两极每纬差4为一行，至88，南北半球各分为22横列，依次编号A、B、.V；n由经度180西向东每6一列，全球60列，以1-60表示，如北京所在1：100万图在第10行，第50列，其编号为J-50在1：100万图上n按经差3纬差2分成四幅1：50万地形图，编为A、B、C、D，如J-50-An按经差130纬差1分成16幅1：25万地形图，编为1、.16，如J-50-1。n按经差30纬差20分成144幅1：10万地形图，编为1、.144，如J-50-1。n这三种比例尺各自独立地与1：100万地图的图号联系。 1：10万图上的基础上n每经差15纬差10分成四幅1：5万地形图，编为A、B、C、D，如J-50-1-An1：5万图上每经差730纬差5分成四幅1：2.5万，编为1、2、3、4，如J-50-1-A-1n1：10万图上每经差345纬差230分成64幅1：1万地形图，编为(1)、.(64)，如J-50-1-(1)n1：1万图上每经差152纬差115分成四幅1：5000地形图，编为a、b、c、d，如J-50-1-(1)-a2.3新标准n在100万的基础上划分，比例尺有明确的代号。n100万图幅行号字符码100万图幅列号数字码比例尺编号行号数字码列号数字码J-50-G-01