专题4、空间参照系与地图投影

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1、第二章空间参照系与地图投影1、地理空间2、地球空间模型描述3、地理空间坐标系的建立4、地图投影5、我国常用投影6、地图投影的选择7、地图的分幅和编号现实世界和坐标空间的联系任何空间特征都表示为地球表面的一个特定位置，而位置依赖于既定的坐标系来表示。地理空间上至大气电离层，下至地幔莫霍面，有着广阔的范围。但一般地理空间指的是地球表层，其基准是陆地表面和大洋表面，它是人类活动频繁发生的区域，是人地关系最为复杂、紧密的区域。在空间信息系统中，地理空间被定义为绝对空间和相对空间两种形式。绝对空间是由一系列不同位置的空间坐标值组成；相对空间是是由不同实体之间的空间

2、关系构成。1、地理空间为了深入研究地理空间，需要建立地球表面的几何模型，这是进行大地测量的前提。根据大地测量学的成果，地球表面模型可以分为四类：最自然的面：包括海洋底部、高山、高原等在内的固体地球表面。——太复杂，难以建模，各种量算也非常困难。相对抽象的面：也称为大地水准面，是静止海平面的延伸。以它为基准，可以用水准仪测量地球自然表面上任意点的高程。——海平面的起伏将导致测量的不确定。大地水准面所包围的球体，叫大地球体。2、地球空间模型描述——地理空间数学建模地球椭球体模型：以大地水准面为基准建立的。地球的形状接近于椭圆绕其短轴形成的椭球体，通过扁率表示

3、椭球体的扁平程度。大地水准面与具有微小扁率的旋转椭球面非常接近，可用旋转椭球体代替大地球体。2、地球空间模型描述——地理空间数学建模地球椭球体模型bca三轴椭球体模型双轴椭球体模型（旋转椭球体）其他椭球体模型：根据a、b、c的不同x2a2y2b2z2c2++=1x2a2y2b2z2a2++=1如：克拉索夫斯基椭球体2、地球空间模型描述——地理空间数学建模椭球体参数长半径a（赤道半径）短半径b（极半径）扁率ε=(a-b)/a第一偏心率e2=(a2-b2)/a2第二偏心率e`2=(a2-b2)/b2我国使用的椭球克拉索夫斯基椭球体IAG75椭球体WGS84椭

4、球体我国的大地坐标系和高程系1954年北京坐标系1980年国家大地坐标系——西安原点GPS测量数据1956年黄海高程系1985年国家高程基准其他数学模型：为了解决特定的大地测量问题而提出的。如类地形面、准大地水准面、静态水平衡椭球体等。2、地球空间模型描述——地理空间数学建模地理空间中的要素要进行定位，必须要嵌入到一个空间参照系中，即在进行位置描述时，需要有一个参照。球面坐标系统根据地球椭球体模型建立的地理坐标系——经纬度坐标及高程坐标可以作为所有空间要素的参照系统。这个坐标系统是球面坐标系统：是以三维球面为基础的。用经纬度量测，单位度、分、秒，又称为大

5、地坐标系3、地理空间坐标系的建立地球表面地球的经线和纬线地面点的高程地理坐标系3、地理空间坐标系的建立平面坐标系统（笛卡儿坐标系统）以平面为基础的平面坐标系。现实世界是以相对于指定原点的XY坐标值来定位的，单位常用英尺或米（通常为正值）。可以将经纬度坐标转换成平面直角坐标，这样就可以方便地进行距离、方位、面积的计算：F:(φ,λ)(x,y)，φ为经度，λ为纬度地图地图是按一定的法则，以二维形式在平面上表示地理空间中的要素信息的图形或图像，包括位置及其上的特征。地图具有严格的数学基础、符号系统、文字注记等由于地图本身的尺寸与其描述的地理空间范围之间是不同

6、的，因此，通常说地图具有某种比例尺。所谓地图比例尺，指的是地图上的距离与地面上相应距离之比。比例尺分类大比例尺：大于和等于1：10万的地图中比例尺：大于1：100万和小于1：10万的地图小比例尺：1：100万和更小比例的地图4、地图投影4、地图投影——意义进行空间操作和空间分析的基本前提虽然由于地球表面形态发生了变化，但在一定的空间范围内却提供了很好的近似，可以帮助人们对地理空间建立一个良好的视觉感，进行各种量算以及进一步的空间数据处理和分析。地图制图的基本要求地球椭面是曲面，但地图是平面，需要用一定的数学方法把大地坐标系转化为某投影面上的平面直角坐标系

7、。GIS用各种平面坐标系统去描绘地球，而每种平面坐标均基于特殊的地图投影。地图投影之后的结果记录是以地图作为保存形式的。地图投影的使用保证了空间信息从地理坐标变换为平面坐标后能够保持在地域上的联系和完整性。随着GIS不断普及，应用层次多样化、应用人员复杂化，很多人因为不懂投影，而一筹莫展；而一部分人在似懂非懂中，不管什么来源的数据，只管数字化建库或者强行配准迭加。关于数据精度只注意数字化和编辑过程中的偶然误差和外围设备的系统误差，而忽视了地图投影的所产生的变形误差。其后果是：显示或输出的图形文件发生变形或扭曲，有些变形在视觉上不易直接观察。这一方面严重影

8、响到地图的精度，属性数据空间顺序和空间联系分析结果的准确性；另一方面严重的影响到