地理信息系统第二部分课件

第二部分地图投影和坐标系统地图学对GIS的影响从地图学角度看GIS：依赖笛卡尔二维坐标系统或别的二维坐标系统表达现实世界。两者共同的核心内容：在不同几何投影下，对地理坐标系统的表述与分析，以及对与具有特殊坐标关联的属性信息的表达与分析。本章主题怎样建立地球的表面模型？为什么要进行地图投影？地图投影的相关概念。常用的基于地图投影的坐标系有哪些？怎样表示高程？1、地球表面模型地球的自然表面：起伏不规则，难以用数学描述。大地水准面：静止的平均海水平面穿过大陆和岛屿形成的处处与重力方向正交的闭合曲面。由于重力等影响，也是一个不规则曲面。椭球模型：以大地水准面为基准建立的地球椭球体模型。数学模型椭球模型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。参考椭球：地球的简化模型，在其基础上构建地图投影。椭球模型的选取原则当制图比例尺小于1：5，000，000时，使用球体；表达精度与椭球差别不大。当比例尺大于1：1，000，000时，使用椭球体，以取得更高的表达精度。椭球体的选择原则：能最好地拟合一个国家或地区。我国曾经或正在采用的椭球体2、地理坐标系(GCS)定义：由经纬度来表示地面点的位置。纬度(Latitude)：过P点作椭球面的垂线，该线与赤道面的交角。经度(Longitude)：过P点的子午面与通过英国格林尼治天文台的子午面所夹的二面角。地理格网地理格网是地球表面空间要素的定位参照系统。组成：经线：指通过地轴的平面和地球表面相交的大圆弧线的一半；纬线：与地轴垂直的平面与地表相交而成的圆；原点：本初子午线与赤道的交点。二、为什么要进行地图投影？地理坐标系的特点：地理坐标是一种球面坐标，可用于地球表面的定位；由于量测单位的不一致，导致相同的角度代表不同的距离。因此，经纬度不具有标准长度单位，直接用地理坐标难以进行距离、面积和方向等参数的计算。1、投影与重新投影投影：将数字地图从经纬度值转成二维坐标。F（，）＝f（x,y）投影坐标系定义：平面上的坐标系统。具有在X和Y方向的长度、面积、角度等相同的度量单位。

平面极坐标系：用某点至极点的距离和方向来表示该点的位置。(主要用于地图投影理论的研究。)平面直角坐标系：采用直角坐标来确定地面平面位置。2、投影变形变形原因：由于要将不可展的地球椭球面展开成平面，而且不能有断裂，那么图形在某些地方被拉伸，某些地方被压缩，这样不可避免产生了投影变形。变形的类型长度变形角度变形面积变形方位变形3、投影的类型等角投影

等积投影

等距投影等方位投影全局性质，可应用与整幅地图投影，互两者是互斥的。局部性质，只能在距投影中心较近区域实现。选择投影考虑的主要因素范围形状地理位置用途出版方式4、投影的方法几何投影

圆锥投影(正轴、斜轴、横轴；相切，相割)

圆柱投影(正轴、斜轴、横轴；相切、相割)

平面(方位)投影(正轴、斜轴、横轴；相切、

相割)非几何投影圆锥投影（正轴、斜轴、横轴；相切、相割）方位投影（正轴、斜轴、横轴；相切、相割）

不同投影方法下经纬网形状的变化经纬距变化规律：等距：投影为直线的经线上纬距相等等积：投影为直线的经线上纬距缩小等角：投影为直线的经线上纬距扩大圆柱投影圆锥投影方位投影2、圆锥投影正轴等角割圆锥投影小比例尺地形图正轴等积割圆锥投影中国政区图正轴等积割圆锥投影（Albers亚尔勃斯）全国性自然地图中的各种分布图、类型图、区划图以及全国性社会经济地图中的行政区划图、人口密度图、土地利用图常用的地图投影坐标系圆锥投影正轴等积割圆锥投影（Labert

）1：100万地形图，全国1：400万、1：600万挂图，以及全国性普通地图和专题地图常用的地图投影坐标系3、圆柱投影正轴等角切圆柱投影（墨卡托投影）航海图、赤道附近国家(地区)地图横轴等角切椭圆柱投影（高斯—克吕格投影）1：50万、1：25万、1：10万、1：5万、1：2.5、1：1万、1：5000基本比例尺地形图常用的地图投影坐标系高斯—克吕格投影横轴等角切（椭）圆柱投影经纬距变化规律：中央经线上纬距相等；赤道上经距从中央经线向东西扩大。特点：常采用分带投影用途：我国大、中比例尺地形图高斯—克吕格投影的特点中央经线和地球赤道投影成为直线且为投影的对称轴；等角投影；中央经线上没有长度变形。同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大；同一条经线上，纬度越低，变形越大。五、怎样表示高程？高程：由高程基准面起算的地面点的高度。高程基准面：根据多年观测的平均海水面确定的平面。高程的表示方法：绝对高程（海拔）相对高程高差相对高程hAB=HB-HA我国的高程系1956年黄海高程系取1950年－1956年共7年的验潮资料水准原点高程为：72.289米1985年国家高程基准取1953年－1979年共27年的验潮资料水准原点高程为：72.260米地方高程系四、地图投影的相关概念标准线：投影面与参考椭球的切线；标准经线：延经线方向的标准线；标准纬线：延纬线方向的标准线。比例系数：局部比例尺与参考椭球比例尺或主比例尺的比值。中心线：中央纬线中央经线经纬线网和方里网经纬线网:指由经线和纬线所构成的坐标网，又称地理坐标网。方里网:是由平行于投影坐标轴的两组平行线所构成的方格网。因为是每隔整公里绘出坐标纵线和坐标横线，所以称之为方里网，由于方里线同时又是平行于直角坐标轴的坐标网线，故又称直角坐标网。地图比例尺地图比例尺：地图上长度与相应地面之间的长度比例。比例系数：局部比例尺与参考椭球比例尺的比率，沿标准线的比例系数为1。主比例尺：与参考椭球的比例尺相同的比例尺。地图比例尺的表示数字式比例尺（如1:10000）文字式比例尺（如一万分之一）图解式比例尺直线比例尺斜分比例尺复式比例尺特殊比例尺变比例尺无级别比例尺本章小结——地面点的表示球面上的地理坐标（经纬度）天文经纬度、大地经纬度、地心经纬度平面上的直角坐标国家坐标系、地方坐标系高程绝对高程（海拔）、相对高程、高差本章重要的概念和术语参考椭球投影和重新投影中央线（中央经线，中央纬线）等积投影、等角投影、等距投影地理格网比例系数主比例尺相对高程本章要点回顾进行投影的原因投影变形的原因及变形的类型不同的投