GIS中地理坐标系统的分类.docx

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1、GIS中地理坐标系统的分类在测绘遥感中，地理坐标系分为3类：地理坐标系统、平面坐标系、地心坐标系，分别介绍如下:1.地理坐标系统地理坐标系，是用经纬度表示地面点位置的球面坐标，也就是说地理坐标系实际是一种球面坐标系统。要确定地面点的位置，必须确定和描绘地球的形状。地球是一个两极略扁的旋转球体，表面高低起伏，相差悬殊,其内部结构和质量分布复杂易变，人们很难用简单的数学方程来准确地描述真实地球的形状，只能用近似的方法来表示，依靠测量方法和精度的不断改进、理论研究的不断深入而逐步逼进真实的地球。由于地球是一个质体，其周围存在一个引力场，顾及地球自转，称为重力场。重力相等的

2、点构成重力等位面。大地水准面是一个重力等位面。未受外界扰动的平均海水面是大地水准面的一部分，即通过平均海水面的重力等位面即大地水准面。大地水准面包围球体称之为大地球体。大地水准面仍然是一个很复杂的曲面，要用一个无穷多项的函数级数才能严密的表示它。为测量和计算工作的方便，将地球抽象为形状接近于一个扁率很小的椭圆绕其短轴旋转而成的椭球体；这个绕大地球体短轴旋转所构成的旋转椭圆球体称之为地球椭球体，并用作测量计算的基准面。地球形状确定之后，还需大地水准面和椭球体面的相对关系，也就是参考椭球体定位。参考椭球体，是和局部地区的大地水准面复合最好的一个地球椭球体。地球椭球体的表

3、面是一个规则的数学曲面，它的大小以长半径a、短半径b和扁率σ＝（a-b）/a表示。下表列举了较常见的几个椭球体数据。在确定参考大地基准之后，那么地面上任意一点的位置都可以由经纬度来决定，记作（L，B）。地面上任一点的经度为过该点的子午面和起始子午面之间所夹的二面角，纬度为过该点的法线与赤道面的交角。这样就建立了一个二维椭球面坐标系统，即地理坐标系统。2.平面坐标系平面坐标系统包括平面极坐标系和平面直角坐标系。平面直角坐标系，即通常所说的笛卡儿直角坐标系，它由两条互相垂直的数轴构成，交点为原点，平面上每一个点,都完全对应确定的一对坐标（x，y）。将地球椭球体面上点投影

4、到平面，就需建立一种特殊的平面直角坐标系统，即投影坐标系统。地球表面是曲面，是不可展开的曲面，即将地球表面展开成地图平面必然产生裂隙或褶皱，所以必须通过地图投影这一数学方法来解决该问题。地图投影的实质就是将建立球椭球体面上的点（λ，φ）和投影平面上的点（x，y）之间一一对应的映射关系。用数学格式可以表达为：x=f1(λ，φ),y=f2(λ，φ)。投影坐标系统不是孤立，是定义在地理坐标系统之上的，用投影方式及相应的一组投影参数表示，即它以地理坐标系统为基础。地图投影类型繁多，按变形性质可以分为等角投影、等积投影、任意投影；按正轴时经纬网形状可以分为方位投影、圆锥投影、

5、圆柱投影、多圆锥投影等。最常见的投影方式主要有以下几种：1).高斯－克吕格投影（Gauss_Kruger），准确描述是等角横切椭圆柱投影，我国1952年起开始正式用作国家大地测量和五十万分之以及更大比例尺的国家基本地形图的数学基础；2).兰勃特等角投影（LambertConformalConic），双标准纬线等角正割圆锥投影，1962年国际地图会议上通过的制图规范建议用该投影作为1：100万地形图的数学基础；3).通用横轴墨卡托投影（UTM，UniversalTransverseMercator），等角横轴割圆柱投影，和高斯投影一样都属于横轴墨卡托投影。不同的是，高

6、斯-克吕格投影，投影后中央经线保持长度不变，即比例系数为1；UTM投影,圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈，投影后两条割线上没有变形，中央经线上长度比0.9996。而且两者分带的起点也不同。4).墨卡托投影，等角正切圆柱投影。墨卡托投影的实用价值在于，图上任意两点连成的直线为等角航线，按此直线的方位角航行，一直可以达到目的地。墨卡托投影主要用于各国编制海图和航空图。3.地心直角坐标系地心直角坐标系统，是以地球椭球体中心为原点，用XYZ三根互成直角的坐标轴表示空间一点位置的坐标，所以也称空间直角坐标系。与空间直角坐标系统不同，地理坐标系统和平面直角坐标系统都

7、是二维坐标系统，所以要确定地面点的位置，仅靠地理坐标和平面直角坐标确定其平面位置是不够的，还须设法确定它到大地水准面的高度，也就是需确定高程基准系统。我国目前采用的是1985国家高程基准。建立这样一系列的坐标参照系统后，具体使用时就涉及到各个坐标系统的之间转换，比如高斯换带、北京54坐标与西安80坐标之间转换、WGS84坐标换算北京54或西安80坐标等等，这些都是非常常见的坐标转换问题。将点的坐标从地理坐标系变换到投影坐标系称之为投影正算。将点的坐标从投影坐标系变换到地理坐标系称之为投影反算。地理坐标系和空间直角坐标系之间的换算，也比较简单，有固定公式可以套用。