地理空间参照系统与地图投影PPT学习教案

1、会计学1地理空间参照系统与地图投影地理空间参照系统与地图投影第1页/共69页图2.1 固体地球表面地球景观第2页/共69页第3页/共69页第4页/共69页地球表面水准面大地水准面铅垂线地球椭球体第5页/共69页地球自然表面极不规则，无法用数学表面进行描述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不规则性、动态性、不唯一性不规则性、相对唯一性标准数学曲面1906：海福特椭球1940：克拉索夫斯基椭球1978：1975年国际椭球第6页/共69页aba 旋转轴abae22椭圆的第二偏心率： 椭圆的长半轴： a a椭圆的短半轴： b b椭圆的扁率： bbae22 椭圆的第一偏心率： 第7页/共

2、69页椭球名称椭球名称年代年代长半径长半径m m扁率分母扁率分母采用国家、地区采用国家、地区海福特椭球海福特椭球1906190663782836378283297.8297.8美、阿根廷、比利美、阿根廷、比利时、大洋洲时、大洋洲克拉索夫斯基椭球克拉索夫斯基椭球1940194063782456378245298.3298.3俄罗斯、东欧、中、俄罗斯、东欧、中、朝鲜等朝鲜等19751975国际椭球国际椭球（1616届届IUGGIUGG会议）会议）1975197563781406378140298.257298.25719751975年国际第三个年国际第三个推荐值推荐值WGS-84WGS-84椭球椭

3、球1984198463781376378137298.25722298.25722GPSGPS定位系统定位系统参考椭球举例参考椭球举例第8页/共69页第9页/共69页局部地理坐标基准地心地理坐标基准第10页/共69页第11页/共69页大地大地/地理坐标系统地理坐标系统N NS SE E 赤道纬线本初子午线W WA ABL第12页/共69页第13页/共69页第14页/共69页1954北京空间直角坐标系北京空间直角坐标系l参考椭球：Krassovsky椭球l大地原点：前苏联普尔科沃天文台lZ轴：平行于地球质心指向地极原点JYD1968的方向lX轴：在大地起始子午面内与Z轴垂直指向经度0方向lY轴：

4、与Z、X轴构成右手直角坐标系ZXY地球质心地球质心赤道赤道第15页/共69页1980西安空间直角坐标系西安空间直角坐标系l参考椭球：参考椭球：1975国际椭球l大地原点大地原点：陕西泾阳县永乐镇lZ轴：平行于地球质心指向地极原点JYD1968的方向lX轴：在大地起始子午面内与Z轴垂直指向经度0方向lY轴：与Z、X轴构成右手直角坐标系ZXY地球质心地球质心赤道赤道JYD1968第16页/共69页WGS84空间直角坐标系空间直角坐标系l参考椭球：参考椭球：WGS-84椭球l原点原点：地球质心lZ轴：BIH1984定义的协议地球极（CTP）lX轴：BIH1984的零子午面与CTP赤道的交点lY轴：与

5、Z、X轴构成右手直角坐标系ZXY地球质心地球质心赤道赤道CTP第17页/共69页XYPOyxXYPOyx第18页/共69页第19页/共69页第20页/共69页第21页/共69页投影变形投影变形第22页/共69页第23页/共69页n切投影：投影面与椭球面相切n割投影：投影面与椭球面相割n分离投影：投影面与椭球面相离第24页/共69页正轴正轴横轴横轴斜轴斜轴圆圆锥锥圆圆柱柱方方位位第25页/共69页切投影切投影割投影割投影第26页/共69页地图投影分类地图投影分类按地图投影的构成方法分类几何投影几何投影非几何投影非几何投影伪方位投影：纬线为同心圆，中央经线为直线，其余的经线均为对称于中央经线的曲线

6、，且相交于纬线的共同圆心；伪圆柱投影：纬线为平行直线，中央经线为直线，其余的经线均为对称于中央经线的曲线；伪圆锥投影：纬线为同心圆弧，中央经线为直线，其余经线均为对称于中央经线的曲线；多圆锥投影：纬线为同周圆弧，其圆心均位于中央经线上，中央经线为直线，其余的经线均为对称于中央经线的曲线。第27页/共69页地图投影分类地图投影分类按地图投影的构成方法分类按投影变形性质分类 等角投影（正形投影）等面积投影等距投影 任意投影 第28页/共69页地图类型地图类型所用投影所用投影主要技术参数主要技术参数中国全图中国全图斜轴等面积方位投影斜轴等面积方位投影斜轴等角方位投影斜轴等角方位投影投影中心：投影中心

7、：j=2730=+105或或j=3030=+105或或j=3500=+105中国全图中国全图（南海诸岛做插曲图）（南海诸岛做插曲图）下轴等面积割圆锥投影下轴等面积割圆锥投影（Lambert 投影）投影）标准纬线：标准纬线：j1=2500，j2=4700中国分省（区）地图中国分省（区）地图（海南省除外）（海南省除外）正轴等角割圆锥投影正轴等角割圆锥投影正轴等面积割圆锥投影正轴等面积割圆锥投影各省（区）图分别采用各省（区）图分别采用各自标准纬线各自标准纬线中国分省（区）地图中国分省（区）地图（海南省）（海南省）正轴等角圆柱投影正轴等角圆柱投影国家基本比例尺国家基本比例尺地形图系列地形图系列1:10

8、0万万正轴等角割圆锥投影正轴等角割圆锥投影按国际统一按国际统一46分幅，分幅，标准纬线：标准纬线：j1js+35 j2jn+35国家基本比例尺国家基本比例尺地形图系列地形图系列1:5万万1:50万万高斯一克吕格投影高斯一克吕格投影（6分带）分带）投影带号（投影带号（N）：）：1323中央经线：中央经线：0=(6N-3)国家基本比例尺国家基本比例尺地形图系列地形图系列1:50001:2.5万万高斯一克吕格投影高斯一克吕格投影（3分带）分带）投影带号（投影带号（N）：）：2446中央经线：中央经线：0=(3N)国家基本比例尺国家基本比例尺地形图系列地形图系列1:5万万1:50万万高斯一克吕格投影高

9、斯一克吕格投影（6分带）分带）投影带号（投影带号（N）：）：1122中央经线：中央经线：0=(6N-3)城市图系列城市图系列（1:5001:5000）城市平面局域投影或城市局部坐城市平面局域投影或城市局部坐标的高斯投影标的高斯投影第29页/共69页YNSXY第30页/共69页高斯投影6和3带分带第31页/共69页中央子午线YX500KmXP赤道纵坐标西移500Km纵坐标增加投影带号X=4.528KmY=178KmX=4.528KmY=20678Km高斯投影特点l中央子午线长度变形比为1；l在同一条经线上，长度变形随纬度的降低而增大，在赤道处为最大；l在同一条纬线上，长度变形随经差的增加而增大，

10、且增大速度较快。l在6带范围内，长度最大变形不超过0.14%。第32页/共69页常用投影之二常用投影之二UTM投影投影 实质上是横轴割圆柱正形投影8484UTM投影特点l中央子午线长度变形比为0.9996；l在6带内最大长度变形不超过0.04% ；l投影带编号，第1带在177W（自东径180自西向东排列）；l其它同高斯投影。第33页/共69页常用投影之三常用投影之三兰勃特兰勃特Lambert投影投影 实质上是正轴等角割圆锥投影兰勃特等角投影后纬线为同心圆弧，经线为直线，且垂直于纬线。 第34页/共69页第35页/共69页hH+N第36页/共69页第37页/共69页第38页/共69页平均海平面平

11、均海平面深度基准面深度基准面海底海底LZ第39页/共69页我国深度基准我国深度基准1956年以前：采用略最低低潮面(印度大潮低潮面)，大潮平均低潮面和实测最低潮面等为深度基准面。1957年后：采用理论深度基准面。该基准面是按照前苏联弗拉基米尔方法计算的当地理论最低低潮面。 第40页/共69页平均大潮高潮面山高灯塔高明礁高拙礁高海图水深暗礁深高程基准面深度基准面第41页/共69页第42页/共69页aBBeMBeaNBBNMBeMBBeaNMNsHBeNBBeNMNrrrLBBNeLBBNeLLLBLBZYXBLBLBHMBHMLBHMLBBHNLBHNLHBLZYX2222222222222si

12、n)sin1 (1)sin1 (cossin)1)()sin2(0cossin)(0)sin1 (cossin)(00coscossinsincossin0cossin1sintancostansinsincoscoscoscossinsincossin0cos)(coscos)(sinddd涉及涉及8 8个参数：个参数：3个平移参数；3个旋转参数；2个椭球元素变化参数需要3个以上公共点的两套大地坐标值，列出9个方程，按最小二乘法解算8个参数第43页/共69页涉及涉及1212个拟合参数：个拟合参数：需要6个以上公共点的两套大地坐标值，列出12个以上方程，按最小二乘法解算252432101252

13、432101LbBbBLbLbBbbLLaBaBLaLaBaaB第44页/共69页坐标系统变换坐标系统变换地理坐标与三维直角坐标间的变换地理坐标与三维直角坐标间的变换 BHeNLBHNLBHNZYXsin)1 (sincos)(coscos)(2第45页/共69页坐标系统变换坐标系统变换地心三参数变换法地心三参数变换法 第46页/共69页坐标系统变换坐标系统变换地心七参数变换法地心七参数变换法 第47页/共69页坐标系统变换坐标系统变换Molodensky变换法变换法 The Molodensky变换法需要两个椭球间的三个平移参数( X, Y, Z) 、长半轴差值(a) 、扁率之差( f) 。

14、h 椭球高 纬度 经度a 椭球长半轴b 椭球短半轴f 椭球扁率e 偏心率第48页/共69页坐标系统变换坐标系统变换投影坐标至大地坐标的转换投影坐标至大地坐标的转换 ),(),(21BLFyBLFx),(),(21yxTByxTL正变换逆变换5222255322336425644223222)5814185(cos120)1 (cos6cos)5861(cossin720)495(cossin24cossin2lttBNltNNBlNylttBBNltBBNBlBNXx例如高斯克吕格投影：第49页/共69页坐标系统变换坐标系统变换投影坐标投影坐标A至投影坐标至投影坐标B的转换（同一椭球基准）的转

15、换（同一椭球基准） ),(),(21BLFYBLFX),(),(21yxTByxTL将投影坐标按 A 投影的逆变换式变换为大地坐标将大地坐标按 B 投影的正变换式变换为投影坐标第50页/共69页坐标系统变换坐标系统变换投影坐标投影坐标A至投影坐标至投影坐标B的转换（不同椭球基准）的转换（不同椭球基准）采用多项式拟合方法： 2524321025243210ybxbxybybxbbYyaxaxyayaxaaX求取求取1212个拟合参数。个拟合参数。需要需要6 6个以上公共点的两套大地坐标值，列出个以上公共点的两套大地坐标值，列出1212个以上方程，个以上方程，按最小二乘法解算，至少使用按最小二乘法

16、解算，至少使用1 1个以上点来检验转换精度。个以上点来检验转换精度。第51页/共69页第52页/共69页第53页/共69页1:100万地形图分幅与编号S061218243036424854606672313233343536373839 40414243444546474849505152535455565758596018017216816215615014413813212612011410810296908478RQPONMLKJIHGFEDCBA北京北04812162024283236404448525660646872第54页/共69页第55页/共69页 40 1 2 3 4 5 6

17、 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 24 25 36 39 A A B B 37 48 49 5 6 7 8 60 61 72 38 73 84 85 9 10 11 12 96 97 108 37 C D D 109 120 121 13 14 15 16 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 36 114 115 116 117 118 119 120150150万、万、125125万、万、110110万比例尺地形图的分幅和编号万比例尺地形图的分幅和编号第56页/共69页第57页/共69页第58页/共69页

18、梯形分幅的图幅规格与编号梯形分幅的图幅规格与编号 图图幅幅大大小小 地地形形图图比比例例尺尺 经经度度差差 纬纬度度差差 图图幅幅包包含含关关系系 图图幅幅编编号号事事例例 1100万 150万 125万 110万 15万 12.5万 11万 15000 12000 6 3 130 30 15 730 345 152.5 37.5 4 2 1 20 10 5 230 115 25 1100万图幅包含4幅 1100万图幅包含16幅 1100万图幅包含144幅 110万图幅包含4幅 15万图幅包含4幅 110万图幅包含64幅 11万图幅包含4幅 15000图幅包含9幅 J-50 J-50-A J-

19、50-1 J-50-1 J-50-144-A J-50-144-A-2 J-50-144-（62） J-50-144-（62）-b J-50-144-（62）-b-8 第59页/共69页1:50万A,B,C,DJ-50-AJ-50-A1:20万1,2,36J-50-1J-50-11:10万1,2,144J-50-1J-50-11:5万A,B,C,DJ-50-1-AJ-50-1-A1:1万(1),(2),(64)J-50-1-(1)J-50-1-(1)1:2.5万1,2,3,4J-50-1-A-1J-50-1-A-11:5千a,b,c,dJ-50-1-(1)-aJ-50-1-(1)-a1:100万J-50J-50第60页/共69页第61页/共69页国标基本比例尺地形图分幅方式国标基本比例尺地形图分幅方式 图图幅大小幅大小 1 11