地理投影与坐标系统演示课件

1、1,地理信息系统理论与实践,北京师范大学 资源学院 张锦水 联系方式: 手 机办公电话: 58802932,2,3,4,1,5,diq,6,地球是圆的！,7,8,如何计算出地球上两点的长度？,AB对于球心所张的角的余弦大小为 cosy*(cosa*cosx+sina*sinx)+sinb*siny=cosb*cosy*cos(a-x)+sinb*siny 因此AB两点的球面距离为 R*arccoscosb*cosy*cos(a-x)+sinb*siny,9,地理投影与坐标系统,10,越来越多的GIS用户开始从互联网下载数字或从政府部门和私人公司获取。一些数字地图用经纬

2、度值度量，另一些采用不同的坐标系，这些坐标系只适用于各自的GIS项目。,如果这些数字地图要放在一起使用，那么使用前必须先经过处理。,11,12,13,14,15,16,内 容,理 论 地球椭球体 平面上的坐标系 地图投影的概念 地图投影的选择 几种常用的地图投影 投影转换 投影参数,实 验 地理坐标的转入 投影 投影转换,17,一、地球椭球体,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和地球的数学模型。,18,一、地球椭球体,1、地球的自然表面模型 地球的自然表面模型是地球的

3、自然体，起伏而不规则，呈梨形形状 。,19,一、地球椭球体,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。,20,一、地球椭球体,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

4、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。,21,一、地球椭球体,地球自然表面、大地水准面、参考椭球面的关系,22,一、地球椭球体,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。,23,由于地球表面是不可展的曲面，而地图是连续的平面。因此，用地图表示地球表面的一部分或全部，就产生了一种不可克服的矛盾球面与平面的矛盾，如强行将地球表面展成平面，那就如同将橘子皮剥下铺成平面一样，不可避免地要产生不规则的裂口和褶皱，而且其分布又毫

5、无规律可循。,投影是必须的！,24,二、平面上的坐标系,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，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。,25,26,二、平面上的坐标系,27,二、平面上的坐标系,2、投影坐标系统 投影坐标系统（平面坐标系），将椭球面上的点，通过投影的方法投影到平面上时，通常使用平面坐标系统。平面坐标系统分为平面极坐标系统和平面直角坐标系统。,28,29,30,31,三、地图投影的概念,在计算机显示和地图输出时，需要将地球球面上的实体表示在平面上。 球面与平面的矛盾，如强行将地球表面展成平面，那就如同

6、将橘子皮拨成平面一样，不可避免要产生不规则的裂口和褶皱，而且其分布又毫无规律可循。,32,三、地图投影的概念,1、地图投影的概念 转换三维地球表面到二维地图平面的数学处理方法称之为地图投影。它是一种透视投影 。,地图投影,33,三、地图投影的概念,由于要将不可展的地球椭球面展开为平面，且不能有断裂，那么图形必将在某些地方被拉伸，某些地方被压缩，因而投影变形是不可避免的。投影变形通常包括三种，即长度变形、角度变形和面积变形。,34,三、地图投影的概念,2、地图投影的方法 地图投影的方法主要由圆锥投影、圆柱投影、平面（方位）投影等，它们均包括正轴、斜轴、横轴等投影方式，在此基础上又分为相切、相割方

7、式两种情况,35,三、地图投影的概念,圆锥投影,36,三、地图投影的概念,圆柱投影,37,三、地图投影的概念,平面（方位）投影,38,四、地图投影的选择,地图投影中，没有一种投影是完美的，每一种投影方法都涉及变形。 一般需要考虑的因素主要是从投影自身的变形特性出发： 等面积 等角度 等角,39,四、地图投影的选择,在GIS应用中，地图投影方法的选择主要是针对中小比例尺的地图投影而言的，基本比例尺地图投影类型和方法一般应按国家相关部门规定进行。在进行地图投影方法选择时，考虑的因素包括范围、形状、地理位置、用途、出版方式等。以减少图上变形为目的，最好使等变形线与制图区域的轮廓形状基本一致。其中范围

8、、形状、地理位置最重要。,40,五、几种常用的地图,高斯克吕格投影（等角横切椭圆柱投影、TM）,41,分带,42,五、几种常用的地图,UTM（通用横墨卡托投影、等角横切椭圆柱投影） UTM投影与高斯-克吕格投影之间没有实质性的差别，其投影条件与高斯克吕格投影相比，除中央经线长度比m0为0.9996以外，其他条件相同。所以，UTM投影的坐标、长度比均是高斯-克吕格投影坐标、长度比的0.9996倍。 UTM投影改善了高斯-克吕格投影在低纬度地区的变形。,43,五、几种常用的地图,墨卡托投影（等角正圆柱投影） 两标准纬线上无变形，两标准纬线以外是正向变形，两条标准纬线之间为负向变形。,44,45,六

9、、地图投影的变换,四、地理坐标系转换 通常是指两个地理坐标系统之间的转换。分为地理坐标之间的直接转换或经由大地坐标之间的间接转换。如从NAD1927到WGS1984的转换。,46,47,48,七、投影参数,Linear Parameters False Easting：X False North：Y Angular parameters Azimuth: Define the central line, Define the original X coordinates Latitude of origin defines the origin of the y coordinates. . In particular, Conic projections use this parameter to set the origin of the y coordinates below the