坐标系与地质制图

坐标系与地质制图,王杰2011.11,概要,一、坐标系的建立1.地图投影2.地球椭球体3.大地基准面二、常用的投影类型1.兰伯特投影2.墨卡托投影3.高斯-克吕格投影4.UTM投影三、标准图幅的坐标系统1.分带规则2.分幅规则四、地图投影的选择,一、坐标系的构成,地图投影,线性单位,地理坐标系,椭球体,基准面,投影坐标系,分带投影坐标系,常用软件中的坐标系,地图投影类型,椭球体、基准面,ArcGIS,ENVI,MapGIS,ArcGIS,MapGIS,坐标系中最重要的参数,地图投影(Projection)椭球体(Ellipsoid/Spheroid)大地基准面(Datum),为什么要作投影,1.目前介质多为平面，球面不可展平，曲线空间难描述,2.投影皆存变形，不存在普遍适用的投影，需要因地制宜。,RobinsonProjection-16,930Miles,ObliqueMercatorProjection-10,473Miles,MercatorProjection-31,216Miles,1.地图投影：几何透视法,几何透视法：用平面、圆柱面、圆锥面为承影面，将曲面转绘到平面上的方法。古代的直观方法，局限性很大。,横轴切圆柱投影,斜轴割圆柱投影,根据承影面的位置，形状及旋转轴分类,伪圆锥投影,伪圆柱投影,圆柱投影,数学解析法：按照一定的数学法则将曲面转绘到平面上的方法，即建立曲面坐标与平面坐标的函数关系。现代地图学多采用的方法。,1.地图投影：数学解析法,地图投影的变形性质1.面积变形2.角度变形3.距离变形根据变形性质的分类：,投影命名：例如正轴等角割圆锥投影,2.椭球体和基准面,旋转椭球体,不规则椭球体,真实地球,球体,地球椭球体(Ellipsoid),大地基准面(Datum),认识对地球形状的逐渐逼近,天圆地方,椭球体是对正球体的修正1.是假想的，一个扁率极小的旋转椭球体2.是一个规则的数学表面，可用函数表达，仅与a、b、f相关。基准面是对椭球面的修正1.是在大地水准面的基础上计算出来的，大地水准面是可测量的2.是对地球自然形状的逼近,椭球面,“基准面”,2.椭球体和基准面,pcs：投影坐标系统；gcs：地理坐标系统,pcs：投影坐标系统；gcs：地理坐标系统,Arcgis中投影坐标系有2901种常用基准面（Datum）1.Beijing_19542.Xian_19803.WGS84常用椭球体（Spheroid）：1.Krasovsky_19402.IAG_19753.WGS_1984,概要,一、坐标系的建立1.地图投影2.地球椭球体3.大地基准面二、常用的投影类型1.兰伯特投影2.墨卡托投影3.高斯-克吕格投影4.UTM投影三、标准图幅的坐标系统1.分带规则2.分幅规则四、地图投影的选择,1.兰勃特投影(Lambert),圆锥投影将一个圆锥套在地球椭球上，经纬线网投影到圆锥面上，沿某经线将圆锥面切开并展成平面得到。特点：1.经线为直线，纬线为同心圆2.无角度变形，形状逼真3.广泛用于我国小比例尺地图4.适用于中纬度地区,2.墨卡托投影（Mercator),正轴等角圆柱投影假想一个与地轴方向一致的圆柱切或割于地球，按等角条件，将经纬网投影到圆柱面上，将圆柱面展为平面。特点：1.经纬网为互相垂直的直线2.多用于航海、航空图3.局部形状精确,3.高斯-克吕格投影(Gauss-Kruger),横轴等角椭圆柱投影（故也称为横轴墨卡托）使地球椭球体的某一经线与椭圆柱相切，然后按等角条件，将中央经线两侧各一定范围内的经纬线投影到椭圆柱面上，再将其展成平面而得。特点：1.是等角横切椭圆柱投影2.中央经线和赤道投影后为互相垂直的直线，且为投影的对称轴2.投影具有等角性质3.中央经线投影后保持长度不变4.我国标准地（形）图采用,4.通用横轴墨卡托投影（UTM）,类似于Gauss-Kruger投影不同点：1.横轴等角割圆柱投影2.圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条纬线圈3.中央经线长度比例因子为0.99964.分带起点不同，第1带的中央经度为-177（高斯为3）,概要,一、坐标系的建立1.地图投影2.地球椭球体3.大地基准面二、常用的投影类型1.兰伯特投影2.墨卡托投影3.高斯-克吕格投影4.UTM投影三、标准图幅的坐标系统1.分带规则2.分幅规则四、地图投影的选择,三、标准图幅的坐标系统,分带,分幅,标准图幅,“切块”,1:100万图幅,1.分带：高斯-克吕格投影分带规则,6分带法：从本初子午线起，每6为一带，全球共分为60个投影带，东经06为第一带，中央经线为3，向东依此类推，投影带号为160。中国区域带号范围：1323。3分带法：从东经130起，每3为一带，全球划分为120个投影带，东经130430为第一带，中央经线为3，向依此类推，投影带号为1120。中国区域带号范围：2545。为避免坐标产生负值，将各带Y轴向西平移500km，即横轴坐标值都加500km，再在坐标值前再加上各带带号即为当地坐标值。以18带为例，原坐标值为243353.5m，西移后为743353.5，加带号通用坐标为18743353.5。,6分带法,3分带法,任意经度所在带号的计算6度带：带号N=round(L+3)/6，即对(L+3)/6的值四舍五入取整数，L为当地经度；中央子午线L0=6N-3。3度带：带号N=round(L/3)，即对(L/3)的值四舍五入取整数，L为当地经度；中央子午线L0=3N。不在同一投影带的两幅图是不能直接拼合在一起的，必须要投影变换到同一带内，再作拼接。,“切块”：百万分之一地图的划分,所有标准图幅地形图都是以1:100万地形图为基础划分出来的。国际统一规定，纬度每4为一列，自赤道向两极一次为A，B，C，V；经度没6为一行，自180起，自西向东依次为1，2，3，60。例如北京为J50。,2.分幅：我国地(形)图的分幅方法,J48,J48C004004,概要,一、坐标系的建立1.地图投影2.地球椭球体3.大地基准面二、常用的投影类型1.兰伯特投影2.墨卡托投影3.高斯-克吕格投影4.UTM投影三、标准图幅的坐标系统1.分带规则2.分幅规则四、地图投影的选择,四、地图投影的选择,地图投影选择，主要指中、小比例尺地图，不包括国家基本比例尺地形图和小范围制图。需考虑的因素有：制图区域的范围：国家、洲际、全球、省市形状和地理位置：横向、纵向、经纬度制图比例尺：大、中、小比例尺地图内容：气象、山文、地质、人文地图的用途：是否涉及面积、长度、角度统计？出版方式：纸质、数字栅格、GIS矢量其他特殊要求：变形要求、版面尺寸,各区域常用地图投影,【世界】多圆锥投影、圆柱投影、伪圆柱投影【加拿大】大于1:50万，采用UTM（墨卡托投影）投影小于1:50万，采用Lambert（兰勃特）投影【美国】大于1:50万，采用UTM小于1:50万，采用州平面坐标系统(高斯和兰伯特投影为主，局部用HOM投影)【中国】大于1:50万，采用高斯投影小于1:50万，采用Lambert（兰勃特）投影行政区专题图，正轴等面积割圆锥投影中国全图，正轴等角割圆锥投影、斜轴等面积方位投影【其它专题图】斜轴方位投影、割圆锥投影、爱凯特(Eckert)投影、摩尔威特(Mollweide)投影、(Robinson)伪圆柱投影,正轴割圆锥投影,斜轴方位投影,586km=586000m,区调中的地图参数问