gis的空间地理坐标系统

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1、中山大学遥感与地理信息工程系第三讲GIS的空间地理坐标系统空间参考系统(p39-48)GIS的研究对象是具有空间内涵的地理数据。地理数据与其位置的识别联系在一起，它是通过公共的地理基础——统一的空间参考系统来实现。33%67%主要是顾及投影变形、作为历史沿续、为了使用方便和便于资料保密等；地方系统国家坐标系统地球椭球的基本元素常用符号a，b，α，e和e’表示。符号的名称和公式为(衡量形状和大小参数）：长半轴=a；短半轴=b；扁率α=(a-b)/a；第一偏心率=第二偏心率=已知其中两个元素（包含

2、a或b）,就可以推算其他三个元素。我国的大地坐标系1949年以后，我国采用了两种不同的大地坐标系，即1954年北京坐标系和80国家大地坐标系，它们均属参心大地坐标系(p40)。不同的参考椭球确定不同的参心坐标系。相同的地球椭球元素，但定位和定向不同，也将构成不同的参心坐标系。把地面大地网归算到地球椭球面上，确定它同大地的相关关系位置，这就是所谓椭球的定位和定向问题。54年北京坐标系我国1954年完成了北京天文原点的测定工作，建立了1954年北京坐标系。1954年北京坐标系是原苏联1942年普尔科

3、沃坐标系在我国的延伸，但略有不同，其要点是：属参心大地坐标系；采用克拉索夫斯基椭球参数（a=6878245m，扁率=1：298.3）；多点定位；εx=εy=εz；；大地原点是原苏联的普尔科沃；大地点高程是以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准；高程异常是以原苏联1955年大地水准面重新平差结果为水准起算值，按我国天文水准路线推算出来的；1954年北京坐标系建立后，30多年来用它提供的大地点成果是局部平差结果（制作了国家系列比例尺地形图）。1980年国家大地坐标系由于1954年北京坐标系

4、（简称54坐标系）存在许多缺点和问题，1980年我国建立了新的大地坐标系（简称80坐标系），其要点是：属参心大地坐标系；采用既含几何参数又含物理参数的四个椭球基本参数。数值采用1975年国际大地测量学联合会（IUG）第16届大会上的推荐值，其结果是：地球长半轴=6378140m1980年国家大地坐标系地心引力常数x质量GM=3.986005×1014m3/s2地球重力场二阶带谐数Ｊ２＝1.08263×10–3地球自转角速度ω＝7.292115×10–5rad/s。多点定位。在我国按10×10间隔

5、，均匀选取922个点组成弧度测量方程，按最小解算大地原点起始数据（p41)；定向明确。地球椭球的短轴平行于地球质心指向1968.0地极原点(JYD)的方向，起始大地子午面平行于我国起始天文子午面，ωx＝ωy＝ωz＝0；1980年国家大地坐标系大地原点定在我国中部地区的陕西省泾阳县永乐镇，简称西安原点；大地高程以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准。大地坐标确定后，空间一点的大地坐标用大地经度L、大地纬度B和大地高度H表示。如右图所示，地面上的点P地的大地子午面NPS与起始大地子午面所构

6、成的二面角L，叫点P地的大地经度，由起始子午面起算，向东为正，向西为负。点P地对于椭球的法线P地Kp与赤道面的夹角B，叫做点P地的大地纬度，由赤道面起算，向北为正，向南为负。点P地沿法线到椭球面的距离H叫做大地高，从椭球面起算，向外为正，向内为负。地图投影将椭球面上各点的大地坐标按照一定的数学法则，变换为平面上相应点的平面直角坐标，通常称为地图投影。x=F1(L,B)、y=F2(L,B)式中（L，B）是椭球面上某一点的大地坐标，而（x,y）是该点投影平面上的直角坐标。各种不同的投影就是按照一定的

7、条件来确定式中的函数形式F1，F2的。地球椭球面是不可展的曲面，无论用什么函数式F1，F2将其投影至平面，都会产生变形。高斯——克吕格投影它是一种横轴等角切圆柱投影。高斯投影的条件：中央经线和地球赤道投影成为直线且为投影的对称轴；等角投影；中央经线上没有投影变形；高斯投影变形具有以下的特点：中央经线上没有变形同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大同一条经线上，纬度越低，变形越大等变形线为平行于中央经线的直线高斯-克吕格投影的最大变形处为各投影带在赤道边缘处，为了控制变形，我国地形图采用分带的方法

8、，每隔3°或6°的经差划分为互不重叠的投影带。1：2.5万至1：50万的地形图采用6°分带方案。从格林威治0°经线开始，全球共分为60个投影带。我国位于东经72°到136°之间，共11个投影带（13-23带）。1：1万以及更大比例尺地图采用3°分带方案。自1952年起，我国将其作为国家大地测量和地形图的基本投影，亦称为主投影。漫游窗口漫游方向主带中央经线邻带中央经线带边经线国家坐标系和独立坐标系的变换由于地球半径很大，在较小区域内进行测量工作可将地球椭球面作为平面看待，而不失其严密性。既然把投影