第2章3S技术地理空间基础

1、第二章第二章 3S3S技术地理空间基础技术地理空间基础地图投影地图投影地图简介地图简介空间坐标系空间坐标系2-2 地图投影地图投影2-3 地图简介地图简介2-1 空间坐标系空间坐标系2-1 空间坐标系空间坐标系一一. 空间与地理空间空间与地理空间1. 空间空间： 空间空间(Space) 的概念在不同的学科有不同的解释。的概念在不同的学科有不同的解释。l 从物理学的角度看从物理学的角度看：空间是指宇宙在三个相互垂直的方向上：空间是指宇宙在三个相互垂直的方向上所具有的广延性。所具有的广延性。l 从天文学角度看从天文学角度看：空间是指时空连续体系的一部分。：空间是指时空连续体系的一部分。l 在地理学

2、角度看在地理学角度看：空间指：空间指地理空间地理空间(Geographic Space)，它，它是指物质、能量、信息的是指物质、能量、信息的存在形式存在形式在形态、结构过程、功能在形态、结构过程、功能关系上的关系上的分布方式、格局分布方式、格局及其及其在时间上的延续在时间上的延续。2-1 空间坐标系空间坐标系一一. 空间与地理空间空间与地理空间l 地理空间是人类赖以生存的地理空间是人类赖以生存的地球表层地球表层具有一定厚度的连续空具有一定厚度的连续空间域，它是一个椭球体。间域，它是一个椭球体。l 地理空间涉及到地球上地理空间涉及到地球上大气圈大气圈、水圈水圈、生物圈生物圈、岩石圈岩石圈和和土土

3、壤圈壤圈及其交互作用的区域。及其交互作用的区域。l 地球上最复杂的物理过程、化学过程和生物过程都发生在地地球上最复杂的物理过程、化学过程和生物过程都发生在地理空间中。理空间中。l 地理空间是人类活动频繁发生的区域，是人地关系中最为复地理空间是人类活动频繁发生的区域，是人地关系中最为复杂、紧密的区域。杂、紧密的区域。2. 地理空间地理空间：从地理学角度看空间从地理学角度看空间1、地球的形状与大小、地球的形状与大小2、地球上的点位描述、地球上的点位描述2-1 空间坐标系空间坐标系核心问题：核心问题：2-1 空间坐标系空间坐标系二二. 地理空间的数学构建：地理空间的数学构建：如何建立地球表面的几何模

4、型如何建立地球表面的几何模型地球自然表面是一个起伏不平、十分不规则的表面。地球自然表面是一个起伏不平、十分不规则的表面。包括海洋底部、高山、平原在内的固体地球表面，难以用一个简包括海洋底部、高山、平原在内的固体地球表面，难以用一个简单的数学式描述。单的数学式描述。1 1、地球的自然表面：、地球的自然表面：2 2、相对抽象的面，即、相对抽象的面，即大地水准面大地水准面： 假设假设一个当海水处于一个当海水处于完全静止完全静止的平衡状态时从的平衡状态时从平均海平面平均海平面延伸到延伸到所有大陆下部所有大陆下部，而与地球重力方向，而与地球重力方向处处正交处处正交的一个的一个连续、闭合连续、闭合的水准的

5、水准面。面。 与重力方向垂直的大地水准面与重力方向垂直的大地水准面不可能不可能是一个十分规则的表面，且是一个十分规则的表面，且不不能用能用简单的数学公式来表达，大地水准面简单的数学公式来表达，大地水准面不能作为不能作为测量成果的测量成果的计算面计算面。地球表面地球表面水准面水准面大地水准面大地水准面铅垂线铅垂线地球椭球体地球椭球体2-1 空间坐标系空间坐标系二二. 地理空间的数学构建：地理空间的数学构建：如何建立地球表面的几何模型如何建立地球表面的几何模型为研究地理空间，需要为研究地理空间，需要对地球表面建立几何模型对地球表面建立几何模型，确定地理空间坐标，确定地理空间坐标系，实现对地理空间数

6、据的量度和表达。系，实现对地理空间数据的量度和表达。2-1 空间坐标系空间坐标系二二. 地理空间的数学构建：地理空间的数学构建：如何建立地球表面的几何模型如何建立地球表面的几何模型3 3、椭球体模型：、椭球体模型：为了测量成果计算的需要，选用一个同大地体相近的、可以为了测量成果计算的需要，选用一个同大地体相近的、可以用数学方法用数学方法来表达的来表达的旋转椭球旋转椭球来代替地球来代替地球-地球椭球体地球椭球体。 a bn长半径：长半径： a（赤道半径）（赤道半径） n短半径：短半径： b（极半径）（极半径）n扁扁 率：率： f=(a-b)/an第一偏心率：第一偏心率： e2=(a2- b2)/

7、 a2n第二偏心率：第二偏心率： e2=(a2- b2)/ b2 a b2-1 空间坐标系空间坐标系3 3、椭球体模型：、椭球体模型： ( (椭球参数椭球参数) ) 1738年法国布格推算出第一个椭球参数年法国布格推算出第一个椭球参数 目前比较著名的有目前比较著名的有30多种椭球参数多种椭球参数WGS-84WGS-84、北京、北京5454、西安、西安8080坐标系椭球参数比较表坐标系椭球参数比较表参数类型参数类型WGS-84WGS-84（WGS-84WGS-84椭球椭球）北京北京5454（克拉索夫斯基椭球克拉索夫斯基椭球）西安西安8080（19751975国际椭球国际椭球）长半轴长半轴( (a

8、) )6378137m6378137m6378245m6378245m6378140m6378140m短半轴短半轴( (b) )6356752.3142m6356752.3142m6356863.01877m6356863.01877m6356755.28816m6356755.28816m极曲率半径极曲率半径( (c) )6399593.6258m6399593.6258m6399698.90178m6399698.90178m6399596.65199m6399596.65199m第一偏心率第一偏心率( (e) )0.08181919084260.08181919084260.081813

9、334016930.081813334016930.081819221455520.08181922145552第二偏心率第二偏心率( (e) )0.08209443794960.08209443794960.082088521820560.082088521820560.082094468872590.08209446887259扁率扁率( (f) )1/298.2572235631/298.2572235631/298.31/298.31/298.2571/298.2572-1 空间坐标系空间坐标系地球自然表面地球自然表面极不规则，无法用数学表面进行描述极不规则，无法用数学表面进行描述水准

10、面所包围的球体水准面所包围的球体大地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旋转椭球体不规则性、动态性、不唯一性不规则性、动态性、不唯一性不规则性、相对唯一性不规则性、相对唯一性标准数学曲面标准数学曲面1952：海福特椭球：海福特椭球1953：克拉索夫斯基椭球：克拉索夫斯基椭球1978：1975年国际椭球年国际椭球2-1 空间坐标系空间坐标系地球模型：三级近似地球模型：三级近似2-1 空间坐标系空间坐标系三三. 坐标系统坐标系统q确定空间位置的参照基准，每个地理空间坐标系统确定空间位置的参照基准，每个地理空间坐标系统都有都有一组与之对应的基本参数一组与之对应的基本参数。q分类：分类：

11、n球面坐标系统球面坐标系统经纬度，大地坐标系（地理坐标系）经纬度，大地坐标系（地理坐标系）n空间直角坐标系统空间直角坐标系统X，Y，Zn平面坐标系统平面坐标系统1、大地坐标系、大地坐标系大地经度大地经度：地面上：地面上P地地点的大地子点的大地子午面午面NPS与起始大地子午面所构与起始大地子午面所构成的二面角成的二面角L。大地纬度大地纬度：P地地点对于椭球的法线点对于椭球的法线P地地KP P与赤道面的夹角与赤道面的夹角B。大地高大地高：P地地点沿法线到椭球面的点沿法线到椭球面的距离距离h，从椭球面算起，向外为正，从椭球面算起，向外为正，向内为负。向内为负。 2-1 空间坐标系空间坐标系p参心坐标

12、系参心坐标系p地心坐标系地心坐标系hH正正N大地高（大地高（h）：从：从P地地沿法线到椭球沿法线到椭球面的距离。面的距离。正高（正高（H正正）：当：当P地地沿稍弯曲的铅沿稍弯曲的铅垂线投影到大地水准面上时，则垂线投影到大地水准面上时，则得到得到P地地点在大地水准面上的投影点在大地水准面上的投影点点P，它们之间沿铅垂线量的距离。，它们之间沿铅垂线量的距离。大地水准面差距（大地水准面差距（N）：然后再将：然后再将P点沿法线投影到椭球面上得点沿法线投影到椭球面上得P0点点PP0间的距离。间的距离。1、大地坐标系、大地坐标系2-1 空间坐标系空间坐标系我国的大地坐标系我国的大地坐标系n19541954

13、年北京坐标系年北京坐标系qa a属参心大地坐标系；属参心大地坐标系；b b采用克拉索夫斯基椭球的两个几何参数；采用克拉索夫斯基椭球的两个几何参数；c. c. 大地原点在原苏联的普尔科沃；大地原点在原苏联的普尔科沃；d d高程基准为高程基准为 19561956年青岛验潮站求出的黄海平均年青岛验潮站求出的黄海平均海水面；海水面； 2-1 空间坐标系空间坐标系nBJ54BJ54坐标系的缺点：坐标系的缺点：q椭球参数有较大误差。与现代精确的椭球参数相比，长椭球参数有较大误差。与现代精确的椭球参数相比，长半轴约大半轴约大109m109m；q参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系参考椭球面与我国

14、大地水准面存在着自西向东明显的系统性的倾斜，东部地区大地水准面差距最大统性的倾斜，东部地区大地水准面差距最大+68m+68m。q定向不明确。椭球短轴的指向不是国际上较普遍采用的定向不明确。椭球短轴的指向不是国际上较普遍采用的国际协议原点，起始大地子午面也不是国际时间局国际协议原点，起始大地子午面也不是国际时间局BIHBIH所定义的格林尼治平均天文台子午面，从而给坐标换算所定义的格林尼治平均天文台子午面，从而给坐标换算带来一些不便和误差。带来一些不便和误差。2-1 空间坐标系空间坐标系我国的大地坐标系我国的大地坐标系n19801980年国家大地坐标系年国家大地坐标系q大地原点在我国中部，陕西省泾

15、阳县永乐镇；大地原点在我国中部，陕西省泾阳县永乐镇；q8080坐标系是参心坐标系，椭球短轴坐标系是参心坐标系，椭球短轴Z Z轴平行于地球质心指轴平行于地球质心指向地极方向，大地起始子午面平行于格林尼治平均天文向地极方向，大地起始子午面平行于格林尼治平均天文台子午面；台子午面；X X轴在大地起始子午面内与轴在大地起始子午面内与 Z Z轴垂直指向经度轴垂直指向经度 0 0方向；方向；Y Y轴与轴与 Z Z、X X轴成右手坐标系；轴成右手坐标系；q椭球参数采用椭球参数采用IUG 1975IUG 1975年大会推荐的参数年大会推荐的参数q大地高程以大地高程以19561956年青岛验潮站求出的黄海平均水

16、面为基年青岛验潮站求出的黄海平均水面为基准准2-1 空间坐标系空间坐标系我国的大地坐标系我国的大地坐标系n20002000国家大地坐标系国家大地坐标系q20002000国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。q20002000国家大地坐标系与现行国家大地坐标系转换、衔接国家大地坐标系与现行国家大地坐标系转换、衔接的过渡期为的过渡期为8 8至至1010年。年。n现有各类测绘成果，在过渡期内可沿用现行国家大地坐标现有各类测绘成果，在过渡期内可沿用现行国家大

17、地坐标系；系；20082008年年7 7月月1 1日后新生产的各类测绘成果应采用日后新生产的各类测绘成果应采用20002000国国家大地坐标系。家大地坐标系。n现有各类地理信息系统，在过渡期内应逐步转换到现有各类地理信息系统，在过渡期内应逐步转换到20002000国国家大地坐标系；家大地坐标系；20082008年年7 7月月1 1日后新建设的地理信息系统应日后新建设的地理信息系统应采用采用20002000国家大地坐标系。国家大地坐标系。 2-1 空间坐标系空间坐标系我国的大地坐标系我国的大地坐标系WGS-84世界大地坐标系世界大地坐标系nWGS-84WGS-84坐标系是一个协议地球参考系坐标系

18、是一个协议地球参考系CTSCTS（Conventional Conventional Terrestrial SystemTerrestrial System）, ,其原点是地球的质心，其原点是地球的质心，Z Z轴指向轴指向BIH1984.0BIH1984.0定义的协议地球极定义的协议地球极CTPCTP（Conventional Conventional Terrestrial PoleTerrestrial Pole）方向，）方向，X X轴指向轴指向BIH1984.0BIH1984.0零度子午面和零度子午面和CTPCTP赤道的交点，赤道的交点，Y Y轴和轴和Z Z、X X轴构成右手坐标系。轴

19、构成右手坐标系。nWGS-84WGS-84椭球采用国际大地测量与地球物理联合会第椭球采用国际大地测量与地球物理联合会第1717届大会届大会大地测量常数推荐值。大地测量常数推荐值。n自自19871987年年1 1月月1010日之后，日之后，GPSGPS卫星星历均采用卫星星历均采用WGS-84WGS-84坐标系统。坐标系统。因此因此GPSGPS网的测站坐标及测站之间的坐标差均属于网的测站坐标及测站之间的坐标差均属于WGS-84WGS-84系系统。为了求得统。为了求得GPSGPS测站点在地面坐标系（属于参心坐标系）测站点在地面坐标系（属于参心坐标系）中的坐标，就必须进行坐标系的转换。中的坐标，就必须

20、进行坐标系的转换。2-1 空间坐标系空间坐标系20n原点原点O与地球质心（或参考椭与地球质心（或参考椭球球心）重合，球球心）重合，Z轴指向地球轴指向地球北极北极(地球旋转轴与地球表面或地球旋转轴与地球表面或地球椭球面的交点地球椭球面的交点)，X轴为轴为O点指向过英国格林尼治的起始点指向过英国格林尼治的起始子午面与地球椭球赤道的交点子午面与地球椭球赤道的交点E，Y轴垂直于轴垂直于XOZ平面且平面且X、Y、Z轴构成右手坐标系。轴构成右手坐标系。2-1 空间坐标系空间坐标系2、空间直角坐标系、空间直角坐标系2-1 空间坐标系空间坐标系nGIS中的空间数据是地球表层的数据中的空间数据是地球表层的数据，

21、地球表面是一，地球表面是一个椭圆球面，由于球面坐标难以计算距离、方向、个椭圆球面，由于球面坐标难以计算距离、方向、面积等参数，需将球面坐标转换成平面坐标，形成面积等参数，需将球面坐标转换成平面坐标，形成平面直角坐标。平面直角坐标。3、平面直角坐标系、平面直角坐标系0XY22n位于地球表层、地面、大气层的物位于地球表层、地面、大气层的物体与对象，随地球的连续自转而同体与对象，随地球的连续自转而同步运动，一般建立随地球自转而同步运动，一般建立随地球自转而同步运动的步运动的地球坐标系地球坐标系来描述；来描述；nGPS、RS涉及到人造卫星，而卫涉及到人造卫星，而卫星的运动轨迹与地球的自转无关，星的运动

22、轨迹与地球的自转无关，通常建立与地球自转无关的通常建立与地球自转无关的天球坐天球坐标系标系来描述；来描述；2-1 空间坐标系空间坐标系天球坐标系统天球坐标系统3S研究与处理的对象，位于地理空间，包括地表面、研究与处理的对象，位于地理空间，包括地表面、地表层，也包括大气层与太空。空间信息技术涉及空间对地表层，也包括大气层与太空。空间信息技术涉及空间对象在地球外层与太空时。也需要建立相应的空间参考系统。象在地球外层与太空时。也需要建立相应的空间参考系统。u天球天球：指以地球质心为中心，半径：指以地球质心为中心，半径r为任意长度的一个假想为任意长度的一个假想球体。为建立球面坐标系统，必须确定球面上的

23、一些参考球体。为建立球面坐标系统，必须确定球面上的一些参考点、线、面和圈。点、线、面和圈。u 天轴与天极天轴与天极：地球自转轴的延伸直线为天轴，天轴与天球：地球自转轴的延伸直线为天轴，天轴与天球的交点的交点Pn(北天极北天极)Ps(南天极南天极)称为天极。称为天极。u 天球赤道面与天球赤道天球赤道面与天球赤道：通过地球质心与天轴垂直的平面：通过地球质心与天轴垂直的平面为天球赤道面，该面与天球相交的大圆为天球赤道。为天球赤道面，该面与天球相交的大圆为天球赤道。u 天球子午面与天球子午圈天球子午面与天球子午圈：包含天轴并经过地球上任一点：包含天轴并经过地球上任一点的平面为天球子午面，该面与天球相交

24、的大圆为天球子午的平面为天球子午面，该面与天球相交的大圆为天球子午圈。圈。2-1 空间坐标系空间坐标系天球坐标系统天球坐标系统几个概念：几个概念：u时圈时圈：通过天轴的平面与天球相交的半个大圆。：通过天轴的平面与天球相交的半个大圆。u黄道黄道：地球公转的轨道面与天球相交的大圆，即当地球：地球公转的轨道面与天球相交的大圆，即当地球绕太阳公转时，地球上的观测者所见到的太阳在天球上绕太阳公转时，地球上的观测者所见到的太阳在天球上的运动轨迹。黄道面与赤道面的夹角称为黄赤交角，约的运动轨迹。黄道面与赤道面的夹角称为黄赤交角，约23.5。u黄极黄极:通过天球中心，垂直于黄道面的直线与天球的交点。通过天球中

25、心，垂直于黄道面的直线与天球的交点。靠近北天极的交点靠近北天极的交点 n称北黄极，靠近南天极的交点称北黄极，靠近南天极的交点 s称称南黄极。南黄极。u春分点春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点黄道与天球赤道的交点 。2-1 空间坐标系空间坐标系天球坐标系统天球坐标系统n北天极北天极s南天极南天极n北黄极北黄极n南黄极南黄极 M黄黄道道天天球球天球赤道天球赤道天天轴轴 在天球坐标系中，天体在天球坐标系中，天体S的空间位置，可用天球空间直的空间位置，可用天球空间直角坐标系或天球球面坐标系两种方式来描述角坐标系或天球球面坐

26、标系两种方式来描述 。天球空间直角坐标系天球空间直角坐标系的定义：原点位于地球的质心，的定义：原点位于地球的质心，z轴指向天球的北极轴指向天球的北极Pn，x轴指向春分点轴指向春分点 ，y轴与轴与x、z轴轴构成右手坐标系。构成右手坐标系。天球球面坐标系天球球面坐标系的定义：原点位于地球的质心，赤经的定义：原点位于地球的质心，赤经 为含天轴和春分点的天球子午面与经过天体为含天轴和春分点的天球子午面与经过天体s的天球子的天球子午面之间的交角，赤纬午面之间的交角，赤纬 为原点至天体的连线与天球赤为原点至天体的连线与天球赤道面的夹角，向径道面的夹角，向径r为原点至天体的距离为原点至天体的距离。2-1 空

27、间坐标系空间坐标系天球坐标系统天球坐标系统天球空间直角坐标系：天球空间直角坐标系： S（x， y，z）z（n）x（）ySM天球球面坐标系：天球球面坐标系： S（ ，r ）ynzxSr M2-1 空间坐标系空间坐标系天球坐标系统天球坐标系统28n由于地球不是均质标准椭球体，以及日、月等对地球的引力由于地球不是均质标准椭球体，以及日、月等对地球的引力作用，使得地球的旋转轴作用，使得地球的旋转轴(地轴地轴)产生抖动与进动，即地轴产生抖动与进动，即地轴(天天球直角坐标系球直角坐标系Z轴轴)的方向不是固定不变的。再者，日、月和的方向不是固定不变的。再者，日、月和恒星引力对地球绕日运动的摄动，使得黄道平面

28、产生变化；恒星引力对地球绕日运动的摄动，使得黄道平面产生变化；再加上地轴方向变化使得与地轴垂直的赤道面产生倾斜，导再加上地轴方向变化使得与地轴垂直的赤道面产生倾斜，导致黄道与赤道相交的春分点也发生变化。地轴方向与春分点致黄道与赤道相交的春分点也发生变化。地轴方向与春分点的变化是十分复杂的，一般分为长期变化的变化是十分复杂的，一般分为长期变化(称为称为岁差岁差)和短周和短周期变化期变化(称为称为章动章动)。岁差与章动使得。岁差与章动使得天轴坐标系不是固定的，天轴坐标系不是固定的，实际计算中，需要考虑岁差与章动的影响。实际计算中，需要考虑岁差与章动的影响。 2-1 空间坐标系空间坐标系天球坐标系统

29、天球坐标系统2-2 地图投影地图投影2-3 地图简介地图简介2-1 空间坐标系空间坐标系2.2 地图投影地图投影直接建立在球体上的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建立在平面上的的直角坐标系统，用（x，y）表达地理对象位置地图投影地图投影1. 什么是地图投影？什么是地图投影？2. 怎样进行地图投影？怎样进行地图投影？3. 有哪些地图投影？有哪些地图投影？4. 如何选择合适的地图投影？如何选择合适的地图投影？5. 我国常用的地图投影有哪些？我国常用的地图投影有哪些？6. 地图投影与地图投影与GIS的关系。的关系。2-2 地图投影地图投影地图投影地图投影：将地球椭

30、球面上的点映射到平面上的方法。：将地球椭球面上的点映射到平面上的方法。2.2 地图投影地图投影1. 什么是地图投影？什么是地图投影？ 地球椭球面上的点的地球椭球面上的点的地理坐标地理坐标（，） 平面上对应点的平面上对应点的平面直角坐标平面直角坐标（x，y） 建立函数关系：建立函数关系： ),(),(21fyfx2.2 地图投影地图投影2、怎样进行地图投影？、怎样进行地图投影？投影面投影面地球地球2.2 地图投影地图投影2、怎样进行地图投影？、怎样进行地图投影？ 问题？1. 按按投影面投影面的的形状形状分类分类2. 按按投影面投影面的的位置位置分类分类3. 按按投影投影变形变形分类分类2.2 地

31、图投影地图投影3、有哪些地图投影有哪些地图投影？（1 1）按投影面按投影面形状形状分类分类2.2 地图投影地图投影3、有哪些地图投影有哪些地图投影？投影面投影面地球地球投影面投影面地球地球（1 1）按投影面按投影面形状形状分类分类2.2 地图投影地图投影3、有哪些地图投影有哪些地图投影？圆柱投影圆柱投影圆锥投影圆锥投影方位投影方位投影3、有哪些地图投影有哪些地图投影？（1 1）按投影面按投影面形状形状分类分类2.2 地图投影地图投影（2 2）按投影面按投影面位置位置分类分类正轴投影正轴投影：投影面中心轴与地轴相互：投影面中心轴与地轴相互重合重合横轴投影横轴投影：投影面中心轴与地轴相互：投影面中

32、心轴与地轴相互垂直垂直斜轴投影斜轴投影：投影面中心轴与地轴斜向：投影面中心轴与地轴斜向相交相交2.2 地图投影地图投影3、有哪些地图投影有哪些地图投影？投投影影面面形形状状投影面位置投影面位置2.2 地图投影地图投影（3 3）按投影按投影变形变形分类分类3、有哪些地图投影有哪些地图投影？2.2 地图投影地图投影等角投影等角投影：投影前后角度不变：投影前后角度不变等积投影等积投影：投影前后面积不变：投影前后面积不变等距投影等距投影：沿某一特定方向上的距离不变：沿某一特定方向上的距离不变几何几何：平面、圆柱、圆锥：平面、圆柱、圆锥非几何（数学解析法）非几何（数学解析法）：伪圆柱、伪圆锥、多圆锥：伪

33、圆柱、伪圆锥、多圆锥2.2 地图投影地图投影3、有哪些地图投影有哪些地图投影？地图投影地图投影变形规律变形规律构成方式构成方式几何投影几何投影非几何投影非几何投影方位投影方位投影圆柱投影圆柱投影伪圆锥投影伪圆锥投影圆锥投影圆锥投影多圆锥投影多圆锥投影为圆柱投影为圆柱投影伪方位投影伪方位投影等积投影等积投影等角投影等角投影任意投影任意投影2.2 地图投影地图投影 问题？问题？如何选择地图投影如何选择地图投影?2-2 地图投影地图投影n制图区域的地理位置、形状和范围制图区域的地理位置、形状和范围n制图比例尺制图比例尺n地图内容地图内容n出版方式出版方式 随区域径纬度不同、地图比例尺不同、及地图用途

34、不随区域径纬度不同、地图比例尺不同、及地图用途不同，地图投影方法也不同，现有地图投影方法共有同，地图投影方法也不同，现有地图投影方法共有200多多种。但常用的也就种。但常用的也就20多种。多种。4、如何选择合适的地图投影如何选择合适的地图投影？2-2 地图投影地图投影n各国家的地理信息系统投影各国家的地理信息系统投影-与该国基本地图系列所用的投影系与该国基本地图系列所用的投影系统一致；统一致；n各比例尺各比例尺GIS投影投影-与相应比例尺的主要信息源地图所用的投影与相应比例尺的主要信息源地图所用的投影一致；一致；n各地区各地区GIS投影投影-与所在区域适用的投影一致；与所在区域适用的投影一致；

35、n所用投影以所用投影以等角投影等角投影为宜。（形状不失真）为宜。（形状不失真）n各种地理信息系统一般以一种或两种（至多三种）投影系统为其各种地理信息系统一般以一种或两种（至多三种）投影系统为其投影坐标系统，以投影坐标系统，以保证地理定位框架的统一保证地理定位框架的统一。4、如何选择合适的地图投影如何选择合适的地图投影？地图投影的选择因素地图投影的选择因素n1：50万、万、1：25万、万、1：10万、万、1：5万、万、1：2.5万、万、1:1万万 采用采用高斯高斯克吕格投影（横轴等角切椭圆柱投影）克吕格投影（横轴等角切椭圆柱投影）n1：100万：万：兰勃特兰勃特Lambert投影投影（正轴等角割

36、圆锥投影）（正轴等角割圆锥投影）n大部分省区图、大多数同级比例尺也采用大部分省区图、大多数同级比例尺也采用兰勃特兰勃特投影投影2-2 地图投影地图投影5、我国常用的地图投影有哪些我国常用的地图投影有哪些？l高斯高斯克吕格投影是克吕格投影是横轴等角切椭圆柱投影横轴等角切椭圆柱投影。是由高斯于。是由高斯于19世世纪纪20年代拟定，后经克吕格补充而形成的一种地图投影方式。年代拟定，后经克吕格补充而形成的一种地图投影方式。l它以它以椭圆柱椭圆柱作为投影面，使地球椭球体的作为投影面，使地球椭球体的某一条某一条经线经线与椭圆柱与椭圆柱相切，然后按照等角条件，将中央经线相切，然后按照等角条件，将中央经线东西

37、两侧各一定范围内东西两侧各一定范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将其展成平面而得。的地区投影到椭圆柱面上，再将其展成平面而得。2-2 地图投影地图投影高斯克吕格投影高斯克吕格投影2-2 地图投影地图投影2-2 地图投影地图投影2-2 地图投影地图投影 这种投影是将一圆锥面套在地球椭球外面，将地球表这种投影是将一圆锥面套在地球椭球外面，将地球表面上的要素投影到圆锥面上，然后将圆锥面沿某一母线面上的要素投影到圆锥面上，然后将圆锥面沿某一母线（经线）展开，即获得（经线）展开，即获得Lambert投影。投影。这种投影中，经线为交于一点的直线束，这种投影中，经线为交于一点的直线束，纬线为同心圆圆弧，圆心即

38、直线束的交纬线为同心圆圆弧，圆心即直线束的交点点经线呈辐射状，为纵向直线，纬线近经线呈辐射状，为纵向直线，纬线近似于弧形，与经线正交似于弧形，与经线正交适用于适用于1 1：100100万（包括万（包括1 1：100100万）以上万）以上地形图地形图兰勃特（兰勃特（Lambert）投影）投影474725252-2 地图投影地图投影2-3 地图简介地图简介2-1 空间坐标系空间坐标系2-3 地图简介地图简介n地图是地图是“地球表面全部或某部分地球表面全部或某部分选定特征选定特征在平面上的在平面上的图形表达图形表达”。n地图是地球表面的地图是地球表面的符号化符号化模型，是模型，是空间信息可视化空间信

39、息可视化的的最主要方式。最主要方式。1. 基本概念基本概念-地图地图2-3 地图简介地图简介n由于地图在由于地图在GIS中特殊的地位和作用，在中特殊的地位和作用，在GIS发展的历发展的历程中，早期的程中，早期的GIS产品常带有地图制图色彩。产品常带有地图制图色彩。n实际上，地图既是实际上，地图既是GIS输入数据源，又是输入数据源，又是GIS的主要输的主要输出形式。出形式。n计算机地图制图计算机地图制图的发展孕育了的发展孕育了GIS的诞生，而的诞生，而GIS的发的发展又推动着计算机地图制图水平的迅速提高和进一步发展又推动着计算机地图制图水平的迅速提高和进一步发展，两者之间相互联系，相互促进。展，

40、两者之间相互联系，相互促进。1. 基本概念基本概念-GIS与地图与地图2-3 地图简介地图简介n地图比例尺反映了制图区域和地图的比例关系；地图比例尺反映了制图区域和地图的比例关系；n比例尺比例尺：是图上长度与相应地面长度的比例；：是图上长度与相应地面长度的比例；n比例尺表明了地图数据的详细（精确）程度；比例尺表明了地图数据的详细（精确）程度；1. 基本概念基本概念-地图比例尺地图比例尺比例尺的几种表示方法：比例尺的几种表示方法：n数字比例尺：数字比例尺：1：1000000；n文字比例尺：地图上文字比例尺：地图上1mm等于实地等于实地1km；n图解比例尺或直线比例尺；图解比例尺或直线比例尺；2-

41、3 地图简介地图简介n大比例尺：大比例尺：1:5001:10万万n中比例尺：中比例尺：1:10万万1:100万万n小比例尺：小比例尺： 1:100万万n标准比例尺：标准比例尺： 1:100万万, 1:50万万,1:25万万,1:10万万,1:5万万,1:2.5万万,1:1万万1. 基本概念基本概念-地图比例尺地图比例尺我国地图比例尺分级系统：我国地图比例尺分级系统：这幅地图的比例尺这幅地图的比例尺=10cm:1000m=1:10000地理信息系统概论地理信息系统概论1：25万万市区市区1：1万万1：2000各种比例尺地图各种比例尺地图2-3 地图简介地图简介2-3 地图简介地图简介 地图按内容

42、分类可分为：地图按内容分类可分为：n普通地图普通地图： 是以相对均衡的详细程度表示制图区域内各种自然和社会经济现是以相对均衡的详细程度表示制图区域内各种自然和社会经济现象的地图。其基本内容有水系、地貌、土质植被、居民地、交通象的地图。其基本内容有水系、地貌、土质植被、居民地、交通线、境界等六大地理要素。如平面图、地形图等。线、境界等六大地理要素。如平面图、地形图等。n专题地图专题地图： 专题地图是在普通地图的基础上，突出表示一种或多种自然专题地图是在普通地图的基础上，突出表示一种或多种自然或社会经济现象的地图。如或社会经济现象的地图。如人口分布图人口分布图、雨量分布图、地貌图、雨量分布图、地貌

43、图、鸟类迁徙图。鸟类迁徙图。2. 地图的分类地图的分类-按内容分类按内容分类2-3 地图简介地图简介2. 地图的分类地图的分类-按内容分类按内容分类普通地图普通地图专题地图专题地图2-3 地图简介地图简介 地图的比例尺是描述地理实体的空间尺度，可分大、地图的比例尺是描述地理实体的空间尺度，可分大、中、小三大类：中、小三大类：n大比例尺大比例尺：指比例尺大于：指比例尺大于1:10万的地图；万的地图；n中比例尺中比例尺：指比例尺在：指比例尺在1:10万到万到1:100万的地图；万的地图；n小比例尺小比例尺：指比例尺小于：指比例尺小于1:100万的地图。万的地图。2. 地图的分类地图的分类-按比例尺分类按比例尺分类2-3 地图简介地图简介2. 地图的分类地图的分类-按比例尺分类按比例尺分类 在地图中，不同比例尺的地图，对不同空间尺度的地在地图中，不同比例尺的地图，对不同空间尺度的地理实体，可用不同图素表示。（地图概括）理实体，可用不同图素表示。（地图概括）小比例尺：小比例尺：大比例尺：大比例尺：1:5000city1:500river1:20000riverc