第2讲GIS地学基础.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,地球模型：三级近似,地球自然表面,极不规则，无法用数学表面进行描述,水准面所包围的球体,大地水准面所包围的球体,旋转椭球体,不规则性、动态性、不唯一性,不规则性、相对唯一性,标准数学曲面,1952,：海福特椭球,1953,：克拉索夫斯基椭球,1978,：,1975,年国际椭球,定位坐标系：平面系统,直接建立在球体上的,地理坐标，用经度和纬度表达地理对象位置,建立在平面上,的直角坐标系统，用（,x，y,）表达地理对象位置,投影,纬度,某一点纬度为该位置地球表面法线与赤道平面的夹角；,赤道为0，极地为90；,纬度1的弧长：1纬差的经线弧长，在两极地区较长（111.7km），赤道地区较短（110.6km）。,地图投影,为什么要进行投影,地图投影实质,地图投影变形,地图投影方法,投影选择所考虑的因素,我国常用的地图投影方式,地图投影,:,为什么要进行投影,?,将地球椭球面上的点映射到平面上的,方法，称为地图投影,地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参数的量算,地球椭球体为不可展曲面,地图为平面，符合视觉心理，并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析,地图投影概念,投影面,地球,理解地图投影的概念可以想象在地球内部有一个灯泡，灯泡的光线照射到地球的各个点，投影到套在地球上的各种形状（圆锥、圆柱和平面）的纸上，将这张纸裁开以后展开便成了平面地图。,地图投影理解,地图投影实质,建立地球椭球面上经纬线网和平面上相应经纬线网的数学基础，也就是建立地球椭球面上的点的地理坐标（,，,）与平面上对应点的平面坐标（,x,，,y,）之间的函数关系：,当给定不同的具体条件时，将得到不同类型的投影方式,地图投影,:,投影变形,将不可展的地球椭球面展开成平面，并且不能有断裂，则图形必将在某些地方被拉伸，某些地方被压缩，故投影变形是不可避免的。,长度变形,面积变形,角度变形,Mercator Projection,Mollweide Projection,地图投影,:,投影方法,投影面,地球,投影方式,地图投影,变形规律,构成方式,几何投影,非几何投影,方位投影,圆柱投影,伪圆锥投影,圆锥投影,多圆锥投影,为圆柱投影,伪方位投影,等积投影,等角投影,任意投影,投影方式：几何投影,正,轴,斜,轴,横,轴,方位,圆柱,圆锥,投影举例,直角坐标,优点：,通常用于大比例尺地图；,比例系数的分布：取决于地图投影系统，常用的系统为横墨卡托投影、极球面投影、兰勃特正形圆锥投影；,UTM系统,UTM系统：,又称横墨卡托投影系统，各国通用；,投影带,：北纬84和南纬80 之间的地球表面，按经度6 划分为南北纵带，称投影带；,坐标表示：,位于投影带中心的经线，为500 000米；赤道的标记，对北半球的坐标值，赤道为0，对南半球为10 000 000米，往南递减。,比例系数分布,：,沿每条南北网格线，比例系数为常数，东西方向为变数。,UPS系统,用于在两极地区取代UTM系统；,投影方式：以极点为中心的球面投影；,坐标表示：0 180经线为2 000 000米，东经90 西经90 经线为2 000 000米。,比例系数分布：沿纬线方向（投影为圆）的比例系数为常数，由一条纬线至另一条纬线方向的比例系数是变化的。,高斯投影,高斯克吕格投影在英美国家称为,横轴墨卡托投影,。美国编制世界各地军用地图和地球资源卫星象片所采用的全球横轴墨卡托投影（,UTM,）是横轴墨卡托投影的一种,变型,。高斯克吕格投影的中央经线长度比等于,1,，UTM投影规定中央经线长度比为,0.9996,。在6度带内最大长度变形不超过0.04%。,高斯投影特征,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；,中央经线上没有长度变形；,经线，离中央经线越远，变形越大；,纬线，纬度越低，变形越大；,等变形线为平行于中央经线的直线。,地图投影,:,投影选择因素,制图区域的地理位置、形状和范围,制图比例尺,地图内容,出版方式,地图投影,:GIS,中的地图投影,GIS,以地图方式显示地理信息。地图是平面，而地理信息则是在地球椭球上。,GIS,数据库中地理数据以地理坐标存储时，则以地图为数据源的空间数据必须通过投影变换转换成地理坐标；而输出或显示时，则要将地理坐标表示的空间数据通过投影变换变换成指定投影的平面坐标。,GIS,中，地理数据的显示可根据用户的需要而指定投影方式，但当所显示的地图与国家基本地图系列的比例尺一致时，一般采用国家基本系列地图所用的投影。,我国常用的地图投影,1,：,100,万：兰勃投影（正轴等积割圆锥投影）,大部分分省图、大多数同级比例尺也采用兰勃投影,1,：,50,万、,1,：,25,万、,1,：,10,万、,1,：,5,万、,1,：,2.5,万、,1:1,万、,1,：,5000,采用高斯,克吕格投影。,正轴等角割圆锥投影(Lambert,正形投影),地图比例尺,地图比例尺反映了制图区域和地图的比例关系,纸质地图：内容、概括程度、数据精度等,比例尺的含义：,制图区域较小，采用各方面变形都较小的地图投影，图上各处的比例是一致的，故此时比例尺的含义是图上长度与相应地面长度的比例；,制图区域较大时，地图投影比较复杂，地图上长度因地点和方向的不同而有所变化，这种地图比例尺一般是指在地图投影时，对地球半径缩小的比率，,称为主比例尺。地图经过投影后，体现在图上只有个别点线没有长度变形，也就是说，只有在这些长度没有变形的点或线上，才可用地图上注明的比例尺,地图比例尺（续）,我国地图比例尺分级系统：,大比例尺：,1,：,500,1,：,10,万,中比例尺：,1,：,10,万,1,：,100,万,小比例尺：,1,：,100,万,无级比例尺概念,比例尺、空间分辨率,2 中国的地图分幅,2.1高斯-克吕格直角坐标,高斯克吕格投影是设想用一个椭圆柱横套在地球椭球的外面，并与设定的中央经线相切。该投影是国家基本比例尺地形图的数学基础,高斯投影,1)6分带法,从格林威治零度经线起，每6分为一个投影带，全球共分为60个投影带，东半球从东经0-6为第一带，中央经线为3，依此类推，投影带号为1-30。其投影代号n和中央经线经度L0的计算公式为：L0=(6n-3)；,西半球投影带从180回算到0，编号为31-60，投影代号n和中央经线经度L0的计算公式为L0=360-(6n-3)。,2）3分带法,从东经130起，每3为一带，将全球划分为120个投影带，东经130-430，.17830-西经17830，.130-东经130。,东半球有60个投影带，编号1-60，各带中央经线计算公式：L0=3n,中央经线为,3、6.180。西半球有60个投影带，编号1-60，各带中央经线计算公式：L0=360-3n,中央经线,为西经177、.3、0。,高斯克吕格投影的分带,我国规定将各带纵坐标轴西移500公里，即将所有y值加上500公里，坐标值前再加各带带号以18带为例，原坐标值为y=243353.5m，西移后为y=743353.5，加带号通用坐标为y=18743353.5,1:2.5万至1:50万的地形图，采用6 分带方案，全球共分为60个投影带；我国位于东经72 到136 间，共含11个投影带；1:1万及更大比例尺图采用3 分带方案，全球共120个带。,2.2中国地形图分幅与编号旧标准,我国基本比例尺地形图分幅与编号，以1：100万地形图为基础，延伸出1：50万、1：25万、1：10万;,再以1：10万为基础，延伸出1：5万、1:2.5万延伸出1：1万三种比例尺。,1：100万从赤道起向两极每纬差4为一行，至88，南北半球各分为22横列，依次编号A、B、.V；,由经度180西向东每6一列，全球60列，以1-60表示，如北京所在1：100万图在第10行，第50列，其编号为J-50,在1：100万图上,按经差3纬差2分成四幅1：50万地形图，编为A、B、C、D，如J-50-A,按经差130纬差1分成16幅1：25万地形图，编为1、.16，如J-50-1。,按经差30纬差20分成144幅1：10万地形图，编为1、.144，如J-50-1。,这三种比例尺各自独立地与1：100万地图的图号联系。,1：10万图上的基础上,每经差15纬差10分成四幅1：5万地形图，编为A、B、C、D，如J-50-1-A,1：5万图上每经差730纬差5分成四幅1：2.5万，编为1、2、3、4，如J-50-1-A-1,1：10万图上每经差345纬差230分成64幅1：1万地形图，编为(1)、.(64)，如J-50-1-(1),1：1万图上每经差152纬差115分成四幅1：5000地形图，编为a、b、c、d，如J-50-1-(1)-a,2.3新标准,在100万的基础上划分，比例尺有明确的代号。,100万图幅行号字符码100万图幅列号数字码比例尺编号行号数字码列号数字码J-50-G-013020,比例尺：ABCDEFGH,分别代表100万、50万、25万、10万、5万、2.5万、1万、5000。,2.4新旧代码的转换,例如:,1:50万的图幅旧：J-50-C 新：J-50-B-002001,1:25万的图幅旧：J-50-11 新：J-50-C-003003,1：10万的图幅旧：J-50-13 新：J-50-D-002001,