2013年 gis-5,6 第四章 空间参照系统和地图投影.pptVIP

第四章 空间参照系统和地图投影 湖南城市学院 市政与测绘工程学院 GIS教研室 龙岳红 第5讲 地球椭球体和坐标系 §1．地球椭球体基本要素 1.1 地球椭球体基本要素 1.1.1 地球椭球体基本概念 铅垂线：地理空间中任意一点的重力作用线。 水准面：自由静止的水面。 大地水准面 ：与平均海水面重合，并向大陆、岛屿延伸所形成的封闭曲面 §1．地球椭球体基本要素 GIS表达的是地理空间信息，为了描述地理空间信息，需要建立地球空间模型，确定地理空间参照系统，进行地图投影变换，对地理空间信息的空间位置、空间关系以及空间属性等数据进行定义和表达。这些内容共同构成了地理空间信息基础。 §1．地球椭球体基本要素 1.1.2 地球表面的几何模型 是定义合适的地理参照系统的依据。 根据大地测量学的研究，球表面几何模型分为四类： 地球的自然表面模型、 地球的相对抽象表面模型、 地球的旋转椭球体模型、 地球的数学模型。 §1 地球椭球体基本要素 1.1.2地球表面的几何模型 1)、地球的自然表面模型 地球的自然表面模型是地球的自然体，起伏而不规则，呈梨形形状 。 §1．地球椭球体基本要素 1.1.2 地球表面的几何模型 2)、地球的相对抽象表面模型 地球的相对抽象表面模型，即由大地水准面描述的模型。是假设当一个海水面处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，且与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面构成的地表模型。 以大地水准面为基准，就可以利用水准测量对地球自然表面任意一点进行高程测量。由于地球重力的影响，大地水准面也是一个不规则曲面，但起伏远小于自然表面。 §1．地球椭球体基本要素 1.1.2 地球表面的几何模型 3）、地球的旋转椭球体模型 地球的旋转椭球体模型，是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。它是以大地水准面为基础的。凡是与局部地区(一个或几个国家)的大地水准面符合得最好的旋转椭球，称为参考椭球。 § 1．地球椭球体基本要素 我国测图历史上曾使用的参考椭球： 1、1952年前，海福特椭球； 2、1954年～1980年，克拉索夫斯基椭球 a=6378245m,b=6356863m,f =1:298.3 3、1980年后，1975年国际大地测量学与地球物理学联合会（IUGG）推荐的椭球； a=6378140m,b=6356755m,f=1:298.257 §1．地球椭球体基本要素 §1．地球椭球体基本要素 1.1.2 地球表面的几何模型 4）地球的数学模型 地球的数学模型，是在解决其它一些大地测量学问题时提出来的，如类地形面、准大地水准面、静态水平衡椭球体等。 §1．地球椭球体基本要素 §1．地球椭球体基本要素 注意： 在GIS中常用的比例尺表示形式是图解式 GIS几乎能以各种比例尺显示和输出地理数据 1、GIS中地理数据的详细程度取决于原始地图或影像资料的比例尺 2、当以较小比例尺或缩小显示来源于大比例尺地图或影像的地理数 据时，许多地理实体会挤在一起而无法辨别。 （3）比例系数 确定的比例尺与实际比例尺数值之间的关系叫做比例系数（SF） SF=实际比例尺/主比例尺 比例系数只在小比例尺世界地图上比较明显。 §2．坐标系 §2 坐标系 1、地理空间参照系的建立 地理空间参照系是表示地理实体的空间参照系统， 在GIS中，一个基本原则是：所有的空间数据都必须纳入统一的地理空间参照系。主要有地理坐标系和投影坐标系。 §2 坐标系 2、地理坐标系 地理坐标系是为确定地面点的位置而定义的以经纬度为坐标量测值的空间参照系。 §2 坐标系 §2 坐标系 3、大地坐标系 地理空间P点的位置，用大地坐标(L，B，H)表示。L为过P点的椭球子午面与起始子午面之间的夹角，称为大地经度；B为过P点的地球椭球面法线与地球赤道面的夹角，称为大地纬度；H为P点沿P点椭球面法线方向至椭球面的距离，称为大地高程。 §2 坐标系 4、对地理位置的描述方法有两种： 1、直接定位法，是基于坐标系统的一种地理位置描述方法，在坐标系统为参考的基础上，能确定空间（1维、2维、3维，甚至多维）中任何点的唯一坐标。 2、间接定位法，基于属性值（如行政单元、邮政地址、公路编号）进行地理位置描述的一种方法。根据所需的精度，可以将空间点无歧义映射到特定的地理位置。 §2 坐标系 所有直接定位都