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1、第二講 地圖投影和坐標(biāo)系統(tǒng),GIS在平面上處理地圖要素，這些地圖要素代表地球表面的空間要素 地圖要素的位置基于坐標(biāo)系，空間要素的位置基于用經(jīng)緯度值表示的地理網(wǎng)格 地圖投影：地理格網(wǎng)坐標(biāo)系 用在一起的地圖圖層必須基于相同坐標(biāo)系 坐標(biāo)系不同的數(shù)字地圖必須先經(jīng)過處理 處理：投影和重新投影 投影：將數(shù)字地圖從經(jīng)緯度值轉(zhuǎn)換成二維坐標(biāo) 重新投影：從一種坐標(biāo)系轉(zhuǎn)成另一種坐標(biāo)系,主要內(nèi)容,一、地理格網(wǎng) 二、地圖投影 三、坐標(biāo)系 四、arcinfo投影和投影變換,一、地理格網(wǎng),地理格網(wǎng)是地球表面空間要素的定位參照系統(tǒng)，由經(jīng)線和緯線組成。 地理格網(wǎng)雖然用于球形的地球表面，但地理格網(wǎng)與平面坐標(biāo)相似，原點(diǎn)為本初子午線
2、與赤道的交點(diǎn) 經(jīng)度值相當(dāng)于坐標(biāo)系統(tǒng)x值，緯度值相當(dāng)于y值 GIS中赤道以北的緯度值為正，以南為負(fù)，東半球經(jīng)度值為正，西半球?yàn)樨?fù),二、地圖投影,1、地圖的投影 由于球面的不可展示性，為了用平面坐標(biāo)來表示球面上目標(biāo)的空間位置，必須進(jìn)行球面坐標(biāo)到平面坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，這就是地圖的投影變換。 2、地圖投影的分類 1）按變形的性質(zhì)可分為等角投影，等積投影，等距投影； 2）按展開方式可分方位投影、圓柱投影、圓錐投影； 3）按投影 面積與地球相割或相切可分為割投影和切投影。,投影面和球面的關(guān)系,圓錐投影,圓柱投影,方位投影,正軸 斜軸 橫軸,,幾種投影方式展開圖： 方位投影展開圖 圓柱投影展
3、開圖 圓錐投影展開圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,參考橢球：用于投影的橢球稱為參考橢球 標(biāo)準(zhǔn)線：指投影面與參考橢球的切線。 對(duì)于圓柱和圓錐投影，相切時(shí)只有一條標(biāo)準(zhǔn)線，而相割時(shí)有兩條標(biāo)準(zhǔn)線；標(biāo)準(zhǔn)線比例系數(shù)為1。標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)線、標(biāo)準(zhǔn)緯線 中心線：定義了地圖投影的中心或原點(diǎn)。中央經(jīng)線、中央緯線 橫坐標(biāo)東移和縱坐標(biāo)北移,3、常用的地圖投影 1）橫軸墨卡托投影 墨卡托投影的變種，墨卡托投影用標(biāo)準(zhǔn)緯線，橫軸墨卡托投影用標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)線 要求參數(shù)：中央經(jīng)線的比例系數(shù)、中央經(jīng)線的經(jīng)度、中央緯線的緯度、橫向坐標(biāo)東移假定值和縱坐標(biāo)北移假定值 2）蘭伯特等角圓錐投影 適用于東西伸展大于南北伸展的
4、中緯度地區(qū) 割投影 要求參數(shù)：第一標(biāo)準(zhǔn)緯線、第二標(biāo)準(zhǔn)緯線、中央經(jīng)線、投影原點(diǎn)的緯度、橫向坐標(biāo)東移假定值和縱坐標(biāo)北移假定值,3）阿伯斯等積圓錐投影 要求參數(shù)與蘭伯特等角圓錐投影相同 不同：阿伯斯等積投影/蘭伯特等角投影 4）等距圓錐投影 要求參數(shù)與蘭伯特等角圓錐投影、阿伯斯等積圓錐投影相同 保持了所有經(jīng)線和一或兩條標(biāo)準(zhǔn)線上的距離性質(zhì),地理格網(wǎng),中國(guó)的蘭伯特等角圓錐投影：中央經(jīng)線105E，標(biāo)準(zhǔn)緯線25N和47N，投影原點(diǎn)緯度0N橫坐標(biāo)東偏移0，縱坐標(biāo)北偏移0 中國(guó)地圖的投影,4、基準(zhǔn)面 1）橢球體 橢球體是地球的近似模型；因?yàn)榈厍虺嗟婪较蚵怨模詸E球體在赤道方向有一長(zhǎng)軸，連接兩極方
5、向有一短軸；橢球體是橢圓沿短（極）軸旋轉(zhuǎn)一圈形成的球體 2）基準(zhǔn)面 地圖坐標(biāo)系由大地基準(zhǔn)面和地圖投影確定，大地基準(zhǔn)面是利用特定橢球體對(duì)特定地區(qū)地球表面的逼近，因此每個(gè)國(guó)家或地區(qū)均有各自的大地基準(zhǔn)面,三、坐標(biāo)系,地圖投影為小比例尺地圖制圖提供了工作底圖；小比例尺地圖制圖強(qiáng)調(diào)地圖投影變形，故需選擇合適的投影以保留所需性質(zhì) 平面坐標(biāo)系一般用于大比例尺地圖制圖，例如1:25 000或更大比例尺，坐標(biāo)系設(shè)計(jì)是用于精確計(jì)算和定位的，因此，要素的絕對(duì)位置和它與其他要素的相對(duì)位置的精度比地圖投影所保留的性質(zhì)更重要 為達(dá)到所需的測(cè)量精度，一個(gè)坐標(biāo)系通常分成不同的帶，每個(gè)帶基于不同的地圖投影,通用橫軸墨卡托格網(wǎng)
6、系統(tǒng)（UTM） UTM格網(wǎng)系統(tǒng)適用于全世界范圍，將84N到80S的地球表面分成60個(gè)帶，每個(gè)帶覆蓋6個(gè)經(jīng)度 六度帶自0度子午線起每隔經(jīng)差6度自西向東分帶，帶號(hào)依次編為第 1、260帶 我國(guó)的經(jīng)度范圍西起 73東至135，可分成六度帶十一個(gè)，各帶中央經(jīng)線依次為75、81、87、、117、123、129、135 六度帶可用于中小比例尺（如 1：250000）測(cè)圖，三度帶可用于大比例尺（如 1：10000）測(cè)圖，城建坐標(biāo)多采用三度帶的高斯投影。,高斯-克呂格投影坐標(biāo) （橫軸墨卡托投影） 高斯-克呂格(Gauss-Kruger)投影簡(jiǎn)稱“高斯投影”，又名“等角橫切橢圓柱投影”，地球橢球面和平
7、面間正形投影的一種。德國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家高斯（Carl Friedrichauss，1777一 1855）于十九世紀(jì)二十年代擬定，后經(jīng)德國(guó)大地測(cè)量學(xué)家克呂格（Johannes Kruger，18571928）于 1912年對(duì)投影公式加以補(bǔ)充，故名 。 該投影按照投影帶中央子午線投影為直線且長(zhǎng)度不變和赤道投影為直線的條件，確定函數(shù)的形式，從而得到高斯一克呂格投影公式。投影后，除中央子午線和赤道為直線外， 其他子午線均為對(duì)稱于中央子午線的曲線 。,高斯-克呂格投影坐標(biāo) （橫軸墨卡托投影）續(xù) 我國(guó)的基本比例尺地形圖(1:5千，1:1萬，1:2.5萬，1:5萬，1:10萬，1:25萬，1
8、:50萬，1:100萬)中，大于等于50萬的均采用高斯-克呂格投影(Gauss-Kruger)，這是一個(gè)等角橫切橢圓柱投影，又叫橫軸墨卡托投影(Transverse Mercator) 小于50萬的地形圖采用等角正軸割圓錐投影，又叫蘭勃特投影(Lambert Conformal Conic)；海上小于50萬的地形圖多用等角正軸圓柱投影，又叫墨卡托投影(Mercator)。一般應(yīng)該采用與我國(guó)基本比例尺地形圖系列一致的地圖投影系統(tǒng)。,高斯-克呂格投影,四、arcinfo投影和投影變換,所有GIS軟件包都有投影和重新投影功能 Arcinfo提供兩種投影方法：Projection和Projection Utility Projection：僅局限于對(duì)以十進(jìn)制數(shù)形式表示的地理坐標(biāo)（經(jīng)緯度值）進(jìn)行投影 Projection Utility：一個(gè)基于向?qū)У墓δ?，能將shapefile從地理坐標(biāo)投影到坐標(biāo)系，或?qū)⒁粋€(gè)坐標(biāo)系投影到另一個(gè)坐標(biāo)系，或從一個(gè)基準(zhǔn)面轉(zhuǎn)到另一個(gè)基準(zhǔn)面,
地圖投影和坐標(biāo)系統(tǒng)
