数字制图基础知识

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1、数字制图基础知识基础知识1.1坐标系、基准而及地图投影1.1.1椭球体、基准面GIS中的坐标系定义是GIS系统的基础，正确立义GIS系统的坐标系非常重要。GIS中的坐标系定义由基准而和地图投影两组参数确定，而基准面的定义则由特定椭球体及其对应的转换参数确定，因此欲正确定义GIS系统坐标系，首先必须弄清地球椭球体(Ellipsoid).大地基准面(Datum)及地图投影(Projection)三者的基本概念及它们之间的关系。基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表而的逼近，因此每个国家或地区均有各自的基准面，我们通常称谓的北京54坐标系、

2、西安80坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。我国参照前苏联从1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)椭球体建立了我国的北京54坐标系，1978年采用国际大地测最协会推荐的1975地球椭球体建立了我国新的大地坐标系一西安80坐标系，目前大地测量基本上仍以北京54坐标系作为参照，北京54与西安80坐标之间的转换可查阅国家测绘局公布的对照表。WGS1984基准面采用WGS84椭球体，它是一地心坐标系，即以地心作为椭球体中心，目前GPS测量数据多以WGS1984为基准。北京54坐标系:1954年我国在北京设立了大地坐标原点，采

3、用克拉索夫斯基椭球体，依此计算出来的各大地控制点的坐标，称为北京54坐标系。新中国成立后，很长一段时间采用1954年北京坐标系统,它与苏联1942年建立的以普尔科夫天文台为原点的大地坐标系统相联系，相应的椭球为克拉索夫斯基椭球。到20世纪80年代初，我国已基本完成了天文大地测量，经计算表明，54坐标系统普遍低于我国的大地水准面，平均误差为29米左右。西安80坐标系:1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家人地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年

4、国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据。该坐标系的大地原点设在我国屮部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952-1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。WGS—84坐标系：是一种国际上采用的地心坐标系。处标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X轴指向BIII1984.0的协议子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为198

5、4年世界大地坐标系。这是一个国际协议地球参考系统（ITRS）,是冃前国际上统一采用的大地坐标系。1956年黄海高程系（黄海高程系）：以青岛验潮站1950-1956年验潮资料算得平均海水面为零起算的高程系统。1985年国家高程基准：以青岛验潮站1952-1979年的潮汐观测资料,按中数法计算10个同年验潮周期的平均海水面的平均值为零点起算的中国国家高程系统。上述3个椭球体参数如下：椭球体与基准面之间的关系是一对多的关系，也就是基准面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准面，同样的椭球体能定义不同的基准面，如前苏联的Pulkovo1

6、942、非洲索马里的Afgooye基准面都采用了Krassovsky椭球体，但它们的基准面显然是不同的。地图投影是将地图从球面转换到平面的数学变换，如果有人说：该点北京54坐标值为X二423189&Y二21655933,实际上指的是北京54基准面下的投影坐标，也就是北京54基准面下的经纬度坐标在直角平面坐标上的投影结果。我国的基本比例尺地形图（1:5千，1:1万,1:2.5万，1:5万,1:10万，1:25万，1:50万，1:100万)屮，大于等于50万的均采用高斯-克口格投影(Gauss-Kruger)，乂叫横轴墨卡托投影(Tran

7、sverseMercator)；小于50万的地形图采用正轴等角割园锥投影，又叫兰勃特投影(LambertConformalConic)；海上小于50万的地形图多用正轴等角园柱投影，又叫墨卡托投影(Mercator),我国的GIS系统屮应该采用与我国基本比例尺地形图系列一致的地图投影系统。高斯投影的基本概念高斯投影乂称横轴椭圆柱等角投影，是德国测量学家高斯于1825〜1830年首先提出的。实际上，直到1912年，由徳国另一位测量学家克吕格推导出实用的坐标投影公式后，这种投影才得到推广，所以该投影乂称高斯-克吕格投影。想象有一椭圆柱面横套

8、在地球椭球体外面，并与某一条子午线(称中央子午线或轴子午线)相切，椭圆柱的屮心轴通过椭球体屮心，然后用一定的投影方法将屮央子午线两侧各一定经差范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将此柱面展开即成为投影面。我国规定按经差和度进