坐标系与投影

空 间 参 照 系 统 和 地 图 投 影国 家 基 础 地 理 信 息 中 心王 海 清 主 要 内 容n 地 图 的 空 间 参 照 系 统 地 球 椭 球 坐 标 系 高 程 系 n 地 图 投 影 的 概 念 及 其 分 类n 高 斯 -克 吕 格 投 影 地 球 椭 球 地 图 的 空 间 参 照 系 统 坐 标 系 与 高 程 系n 地 球 椭 球 的 定 位 按 照 一 定 条 件 将 具 有 确 定 条 件 的 地 球 椭 球 与 大 地 水 准 体 的 相关 位 置 确 定 下 来 ， 从 而 获 得 大 地 测 量 基 准 面 和 大 地 测 量 起 算 数 据 ，称 为 地 球 椭 球 的 定 位 。 具 体 表 现 为 大 地 原 点 和 大 地 基 准 数 据 的 确 定 。 大 地 基 准 数 据据 包 括 大 地 经 纬 度 、 大 地 高 程 、 大 地 原 点 到 另 一 点 的 大 地 方 位 角 n 地 理 坐 标 系 经 线 和 纬 线 是 地 球 表 面 上 两 组 正 交 （ 相 交 为 90度 ） 的 曲 线 ，这 两 组 正 交 的 曲 线 构 成 的 坐 标 ， 称 为 地 理 坐 标 系 (大 地 坐 标 系 )n 平 面 坐 标 系 极 坐 标 系 平 面 直 角 坐 标 系 地 图 的 空 间 参 照 系 统 我 国 的 大 地 坐 标 系n 1954年 北 京 坐 标 系 n 1980年 西 安 坐 标 系 n 地 方 独 立 坐 标 系 n WGS84坐 标 系 n 坐 标 系 统 之 间 的 转 换 地 图 的 空 间 参 照 系 统 1954年 北 京 坐 标 系 建 国 初 期 ， 由 于 国 民 经 济 建 设 的 需 要 ， 并 根 据 我 国 当 时 的具 体 情 况 ， 引 进 了 原 苏 联 采 用 过 的 1942年 普 尔 科 夫 坐 标 系 （ 参考 椭 球 是 克 拉 索 夫 斯 基 椭 球 ） 建 立 起 了 全 国 统 一 的 1954年 北 京坐 标 系 ， 大 地 原 点 在 苏 联 西 部 的 普 尔 科 夫 主 要 缺 点 ：n 椭 球 参 数 同 现 代 精 确 的 椭 球 参 数 的 差 异 较 大 ， 椭 球 定 向 不 十 分 明确 ， 并 且 不 包 含 表 示 地 球 物 理 特 性 的 参 数 ， 因 而 给 理 论 研 究 和 实际 工 作 带 来 了 许 多 不 便 ； n 所 采 用 的 参 考 椭 球 参 数 及 其 定 位 与 我 国 的 区 域 大 地 水 准 面 配 合 欠佳 ， 参 考 椭 球 面 与 我 国 大 地 水 准 面 呈 西 高 东 低 的 系 统 性 倾 斜 ， 东部 高 程 异 常 达 60余 米 ， 最 大 达 67米 ；n 该 坐 标 系 统 的 大 地 点 坐 标 是 经 过 局 部 分 区 平 差 得 到 的 ， 因 此 ， 全国 控 制 网 的 精 度 不 均 匀 地 图 的 空 间 参 照 系 统 1980西 安 坐 标 系 在 30年 积 累 的 测 绘 资 料 的 基 础 上 ， 我 国 在 80年 代 中期 ， 完 成 了 大 地 控 制 点 的 整 体 平 差 ,采 用 了 当 时 国 际 推荐 的 地 球 椭 球 参 数 （ IAG 1975年 的 推 荐 值 ） ， 而 相 应 椭球 的 定 位 采 用 局 部 定 位 ,即 与 我 国 的 区 域 大 地 水 准 面 最佳 拟 合 的 方 法 来 确 定 ， 重 新 严 格 定 义 了 我 国 国 家 坐 标 系统 ， 建 立 1980年 国 家 大 地 坐 标 系 ， 大 地 原 点 在 陕 西 省 泾阳 县 地 图 的 空 间 参 照 系 统 地 方 独 立 坐 标 系 许 多 城 市 、 矿 区 基 于 实 用 、 方 便 与 科 学 的 目 的 ， 将地 方 独 立 测 量 控 制 网 建 立 在 当 地 的 平 均 海 拔 高 程 面 上 ，以 当 地 子 午 线 作 为 中 央 子 午 线 进 行 高 斯 投 影 求 得 平 面 坐标 ， 因 此 是 以 地 方 独 立 坐 标 系 为 参 考 的 。 地 方 独 立 坐 标系 隐 含 了 一 个 与 当 地 平 均 海 拔 高 程 对 应 的 参 考 椭 球 ， 该椭 球 的 中 心 、 轴 向 和 扁 率 与 国 家 参 考 椭 球 相 同 ， 其 长 半轴 则 有 一 改 正 量 ， 称 为 “ 地 方 参 考 椭 球 ” 地 图 的 空 间 参 照 系 统 WGS84坐 标 系 WGS84坐 标 系 是 美 国 国 防 部 根 据 TRANSIT导 航卫 星 系 统 的 多 普 勒 观 测 数 据 建 立 的 ， 从 1987年 1月开 始 作 为 GPS卫 星 所 发 布 的 广 播 星 历 的 坐 标 参 照 基准 。 采 用 WGS84椭 球 ， 原 点 位 于 地 球 质 心 ， 是 一 种地 心 坐 标 系 地 图 的 空 间 参 照 系 统 坐 标 系 统 之 间 的 转 换 n 北 京 54转 为 西 安 80的 实 用 转 换 方 法 n 高 斯 平 面 坐 标 向 大 地 坐 标 （ 经 纬 度 ） 转 换 地 图 的 空 间 参 照 系 统 北 京 54转 为 西 安 80的 实 用 转 换 方 法 每 幅 图 的 采 用 左 下 角 图 廓 点 的 坐 标 改 正 数 进 行东 西 和 南 北 方 向 的 平 移 ， 实 现 北 京 54到 西 安 80的 转换 。 计 算 公 式 为 ： X80 = X54 + DX Y80 = Y54 + DY 其 中 DX DY 为 坐 标 改 正 量 。 国 家 测 绘 局 大 地 据 处 理 中 心（ 西 安 ） 以 1： 10万 比 例 尺 地 形 图 图 幅 为 基 础 提 供 北 京 54系 到西 安 80系 的 坐 标 改 正 量 地 图 的 空 间 参 照 系 统 高 斯 平 面 坐 标 向 大 地 坐 标 （ 经 纬 度 ） 转 换 利 用 高 斯 投 影 反 算 公 式 实 现 ,一 般 GIS平 台 均可 提 供 此 项 功 能 地 图 的 空 间 参 照 系 统 高 程 系 地 图 的 空 间 参 照 系 统 高 程 是 指 由 高 程 基 准 面 起 算 的 地 面 点 高 度 ,高 程 基 准 面 是根 据 验 潮 站 所 确 定 的 多 年 平 均 海 水 面 确 定 的 . 高 程 系 n 1956黄 海 高 程 系 以 青 岛 验 潮 站 1950-1956年 测 定 的 黄 海 平 均 海 水 面 作 为 全 国 统一 高 程 基 准 面 。 凡 由 该 基 准 面 起 算 的 高 程 ， 统 称 为 “ 1956年 黄 海 高程 系 ” 。 水 准 原 点 设 在 青 岛 观 家 山 ， 对 黄 海 平 均 海 水 面 高 程72.298M.n 1985国 家 高 程 基 准 由 于 观 测 资 料 的 积 累 ， 黄 海 平 均 海 水 面 发 生 微 小 变 化 ， 国 家 决定 启 用 新 的 高 程 系 ， 命 名 为 “ 1985国 家 高 程 基 准 ” ， 以 青 岛 验 潮 站1952-1979年 测 定 的 黄 海 平 均 海 水 面 作 为 全 国 统 一 高 程 基 准 面 ， 水准 原 点 高 程 值 为 72。 260， 使 高 程 控 制 点 高 程 发 生 微 小 变 化 ， 对 已成 图 的 等 高 线 高 程 影 响 可 忽 略 不 计 。 地 图 的 空 间 参 照 系 统 地 图 投 影 n 地 图 投 影 的 概 念 n 地 图 投 影 的 分 类 n 我 国 常 用 的 一 些 地 图 投 影 n 高 斯 -克 吕 格 投 影 与 投 影 分 带 地 图 投 影 的 概 念 地 球 椭 球 是 一 个 不 可 展 的 曲 面 ， 将 地 球 椭球 面 上 的 点 投 影 到 平 面 上 的 方 法 称 为 地 图投 影 。 地 图 投 影 地 图 投 影 的 分 类 n 按 变 形 性 质 分 类 等 角 投 影 等 积 投 影 任 意 投 影 (等 距 投 影 为 任 意 投 影 的 特 例 ) n 根 据 正 常 位 置 投 影 的 经 纬 网 图 形 分 类 方 位 投 影 ： 正 方 位 、 横 方 位 、 斜 方 位 ； 与 地 球 相 切 、 相 割 圆 锥 投 影 ： 正 圆 锥 、 横 圆 锥 、 斜 圆 锥 ； 与 地 球 相 切 、 相 割 圆 柱 投 影 ： 正 圆 柱 、 横 圆 柱 、 斜 圆 柱 ； 与 地 球 相 切 、 相 割 n 其 他 。 。 。 地 图 投 影 方 位 投 影 ： 正 方 位 、 横 方 位 、 斜 方 位 ； 与 地 球 相 切 、 相 割 地 图 投 影 圆 锥 投 影 ： 正 圆 锥 、 横 圆 锥 、 斜 圆 锥 ； 与 地 球 相 切 、 相 割地 图 投 影 圆 柱 投 影 ： 正 圆 柱 、 横 圆 柱 、 斜 圆 柱 ； 与 地 球 相 切 、 相 割 地 图 投 影 我 国 常 用 的 地 图 投 影n中 国 全 国 地 图 投 影 斜 轴 等 面 积 方 位 投 影 、 斜 轴 等 角 方 位 投 影 、 正 轴 等面 积 割 圆 锥 投 影 、 正 轴 等 角 割 圆 锥 投 影 。 。 。n中 国 分 省 （ 区 ） 地 图 的 投 影 正 轴 等 角 割 圆 锥 投 影 、 正 轴 等 面 积 割 圆 锥 投 影 、 正轴 等 角 圆 柱 投 影 、 高 斯 -克 吕 格 投 影 （ 宽 带 ）n中 国 大 比 例 尺 地 图 的 投 影 多 面 体 投 影 （ 北 洋 军 阀 时 期 ） 、 等 角 割 圆 锥 投 影（ 兰 勃 特 投 影 ） （ 解 放 前 ） 、 高 斯 -克 吕 格 投 影 （ 解 放以 后 ） 地 图 投 影 高 斯 -克 吕 格 投 影 与 投 影 分 带 n高 斯 -克 吕 格 投 影 地 图 投 影 地 图 投 影n高 斯 -克 吕 格 投 影 分 带 地 图 投 影n高 斯 -克 吕 格 投 影 分 带 n高 斯 克 吕 格 投 影 的 坐 标 系 地 图 投 影