7地图投影和地理坐标.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,上节回顾,6.1 遥感图象坐标系统,6.2 遥感图象几何畸变,6.3 遥感图象几何纠正方法,6.4 软件实习,1/57,7 地图投影和地理坐标,年4月,2/57,主要内容,7.1 地图概述,7.2 地图投影,7.3 高斯克吕格投影,7.4 中国地形图分幅与编号,7.5 软件实习,3/57,7.1 地图概述,7.1.1 什么是地图,7.1.2 地图特征,7.1.3 地图分类,7.1.4 地图要素,4/57,7.1.1 什么是地图,地图是按一定数学法则和综正当则，以形象符号表示制图物体(现象)地理分布、组合和相互联络及其在时间中改变空间模型，它是地理信息载体，又是信息传递通道。,地理学第2代语言,5/57,7.1.2 地图特征,因为特殊数学法则而产生可量测性；,因为使用符号表象事物而产生直观性；,因为,制图综合,而产生一览性。,6/57,7.1.3 地图三要素,组成地图基本内容，叫做地图要素。,（l）数学要素,指组成地图数学基础。比如地图投影、百分比尺、控制点、坐标网、高程系、地图分幅等。这些内容是决定地图图幅范围、位置，以及控制其它内容基础。它确保地图准确性，作为在图上量取点位、高程、长度、面积可靠依据，在大范围内确保多幅图拼接使用。数学要素，对军事和经济建设都是不可缺乏内容。,（2）地理要素，,是指地图上表示含有地理位置、分布特点自然现象和社会现象。所以，又可分为自然要素（如水文、地貌、土质、植被）和社会经济要素（如居民地、交通线、行政境界等）。,（3）整饰要素,主要指便于读图和用图一些内容。比如：图名、图号、图例和地图资料说明，以及图内各种文字、数字注记等。,7/57,7.1.4 地图分类,1）按区域范围分类,2）按地图内容分类,3）按百分比尺分类,8/57,2）按地图内容分类,普通地图,以相对平衡详细程度表示地球表面上自然地理和社会经济要素(基本要素包含居民地、交通网、水系、地貌、境界、土质植被等)地图。,其中详细表示地面各基本要素叫,地形图,；内容比较概略，但主要目标很突出，以反应各要素基本分布规律为主地图称为,地理图,；介于二者之间叫,地形地理图,。,专题地图,以普通地图作为底图基础，重点反应某一个或几个专门要素，依内容要素可分为：,自然地理图,、,社会经济地图,和,工程技术图,。,9/57,3）按百分比尺分类,大百分比尺地形图：1：5千1：2.5,中百分比尺地形图：1：5万1：25 万百分比尺,小百分比尺地形图：1：50万-1：100,我国称1：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万、,1：25万,、1：50万、1：100万七种百分比尺普通地图为,国家基本百分比尺地形图,。按国家测绘局制订统一技术标准制图(规范、图式)。,10/57,地形图特征,1）以大地测量结果作为平面和高程控制基础，并印有经纬网和直角坐标网，能准确表示地形要素地理位置，便于目标定位和图上量算；,2）以航空摄影测量为主要伎俩进行实地测绘或依据实测地图编绘而成，内容详细准确；,3）地貌普通用等高线表示，能反应地面实际高度、起伏状态，含有一定立体感，能满足图上分析研究地形需要；,4）有要求百分比尺系列，如我国要求国家基本百分比尺地形图系列为：1:1万、1：2.5万、1:5万、1:10万、1:20万(现已为1:25万)、1:50万、1:100万，能够基本满足国家经济建设和军队作战指挥不一样需要；,5）有统一图式符号，便于识别使用。,6）为保持地形图现势性，还要求了定时更新。,11/57,其它地图,影像地图,立体地图,电子地图,数字地图,12/57,电子地图,电子地图是以地图数据库为基础，在适当尺寸屏幕上显示地图。它可实时地显示各种信息，含有漫游、动画、开窗、缩放、增删、修改、编辑等功效，并可进行各种量算、数据及图形输出打印，便于人们使用。伴随多媒体技术发展，电子地图将与音像等内容结合起来，极大地丰富地图表示内容，全方位、多角度地介绍与地理环境相关各种信息，使地图更富有表现力。,13/57,电子地图特点,1）电子地图以计算机屏幕和投影大屏幕为媒介，而传统地图普通以纸张作为信息载体。,2）,电子地图制作、管理、阅读和使用能实现一体化，对不满意地方能够方便实时地进行修改。而传统纸质地图生产、管理和使用都是分开。,3）电子地图显示地图内容详略程度是能够随时调控，而传统纸质地图内容是固定、不变。,4）电子地图能把图形、图像、声音和文字合成在一起，而纸质地图则做不到。,5）电子地图使用要依赖专门设备，而纸质地图使用则不需要。,6）电子地图因为受计算机屏幕尺寸和屏幕分辨率限制，整幅地图显示效果受影响，以分块分层显示为主。而传统纸质地图以图幅为单位整页出版印刷，幅面大，读图整体印象深刻，地理要素相互之间关系明白清楚。,14/57,7.2 地图投影,将地球表面经过测量方法表现在平面上即成为地图,这一过程能够了解为将地球表面按一定百分比缩小成一个地形模型，然后将其上特征点(测量控制点、地形点、地物点)用垂直投影方法投影到平面(图纸)上。,对于小范围地域，可视地表为一平面，能够认为没有变形；但对于大区域范围，甚至半球、全球这种不可展球面，就不象这么简单。从不规则地球表面到制成地图地图投影。,15/57,7.2 地图投影,7.2.1 地图投影概念,7.2.2 地图投影变形规律,7.2.3 地图投影分类,16/57,7.2.1 地图投影,地球表面上一点：地理坐标,、（,经纬度）,地图采取直角坐标,x,、,y,概念：将地球椭球面上点投影到平面上方法称为,地图投影,。其实质是建立地球椭球面上地理坐标（经纬度）和平面上直角坐标之间函数关系。,为处理由不可展椭球面描绘到平面上矛盾，用几何透视方法或数学分析方法，将地球上点和线投影到可展曲面(平面、园柱面或圆锥面)上，将此可展曲面展成平面，建立该平面上点、线和地球椭球面上点、线对应关系。,17/57,2）投影椭球体,地球是一个表面很复杂球体，人们以假想平均静止海水面形成“大地体”为参考，推求出近似椭球体，理论和实践证实，该椭球体近似一个以地球短轴为轴椭园而旋转椭球面，这个椭球面可用数学公式表示。,世界上应用椭球体很多，其中在ENVI软件中提供了35种椭球体,因为不一样地方，,变形规律,特点，所以依据自己国家详细位置和采取投影选择适合自己椭球体。比如我国。,18/57,中国使用地球椭球体,1）海福特椭球(1910),我国52年以前基准椭球,a=6378388m,b=6356911.9461279m,=0.33670033670,2）克拉索夫斯基椭球(1940 Krassovsky),北京54坐标系,基准椭球,a=6378245m,b=6356863.018773m,=0.33523298692,19/57,中国使用地球椭球体,3）1975年I.U.G.G推荐椭球(国际大地测量协会1975),西安80坐标系,基准椭球,a=6378140m,b=6356755.2881575m,=0.0033528131778,4）WGS-84椭球(,GPS,全球定位系统椭球、17届国际大地测量协会),WGS-84,GPS,基准椭球,a=6378137m,b=6356752.3142451m,=0.00335281006247,20/57,7.2.2 地图投影变形理论,地球上同纬度带经差相同网格必含有相同大小和形状。不过它们在投影中不一定能保持原来大小和形状，甚至彼此间有很显著差异.,21/57,7.2.1 地图投影变形种类,能够发觉变形表现在,长度,、,面积,和,角度,三个方面。,分别用,长度比,、,面积比,改变显示投影中长度变形和面积变形。假如长度变形或面积变形为零，则没有长度变形或没有面积变形。,角度变形即某一角度投影后角值与它在地球表面上固有角值之差。,22/57,1）长度变形,地图上经纬线长度与地球仪上经纬线长度特点并不完全相同,。,地球仪上经纬线长度含有以下特点：,纬线长度不等,全部经线长度都相等,同一条纬线上，经差相同纬线弧长相等,2,）面积变形,地球仪上经纬线网格面积含有以下特点：,同一纬度带内，经差相同网络面积相等；,同一经度带内，纬线越高，网络面积越小；,3,）角度变形,指地图上两条所夹角度不等于球面上对应角度。,地球仪上经线和纬线处处都呈直角相交。,23/57,7.2.2,变形椭圆,变形椭圆：,叙述和显示投影变形。,变形椭圆：地面一点上一个无穷小圆微分圆(也称单位圆)，在投影后普通地形成一个微分椭圆。利用这个微分椭圆能较恰当地、直观地显示变形特征。,24/57,实地上半径为单位值,(r,1),微分圆，在不一样投影中含有不一样形状和大小。,。,25/57,不一样位置变形椭圆形状差异很大，但面积大小差不多,等积投影,26/57,变形椭圆保持为圆形，但在不一样位置上面积差异很大等角投影,27/57,椭圆形状与大小都有着不一样改变,任意投影,28/57,7.2.3 地图投影分类,1)按照投影变形性质分类,2）按照投影组成份类,29/57,1）,按地图投影变形性质分类,按变形性质地图投影能够分为三类：等角投影、等积投影和任意投影,。,A 等角投影,定义为任何点上二微分线段组成角度投影前后保持不变，亦即投影前后对应微分面积保持图形相同，故可称为正形投影。,等角投影在一点上任意方向长度比都相等，但在不一样地点长度比是不一样，即不一样地点上变形椭圆大小不一样。经纬线投影后正交。,30/57,B 等积投影,定义为任一微分面积投影前后保持相等，亦即其面积比为,1,，即在投影平面上任意一块面积与椭球面上对应面积相等，即面积变形等于零。,C 等距投影,在任意投影上，长度、面积和角度都有变形，它既不等角又不等积。不过在任意投影中，有种较常见投影，定义为沿某一特定方向距离，投影前后保持不变，即为,等距投影,。,在这种投影图上并不是不存在长度变形，它只是在特定方向上没有长度变形。,1)按地图投影变形性质分类,(续),31/57,D 长度变形、面积变形和角度变形关系,1）等积投影上不能保持等角特征，,2）等角投影上不能保持等积特征；,3）任意投影上不能保持等角和等积特征；,4）等积投影形状变形比较大；,5）等角投影面积变形比较大；,6）等距投影面积变形小于等角投影，角度变,形小于等积投影。,32/57,2),按组成方法分类,地图投影两大类：,几何投影和非几何投影,A 几何投影,方位投影：,以平面作为投影面，使平面与球面相切或相割，将球面上经纬线投影到平面上而成。,圆柱投影：,以圆柱面作为投影面，使圆柱面与球面相切或相割，将球面上经纬线投影到圆柱面上，然后将圆柱面展为平面而成。,圆锥投影：,以圆锥面作为投影面，使圆锥面与球面相切或相割，将球面上经纬线投影到圆锥面上，然后将圆锥面展为平面而成。,依据地球椭球体和投影几何体之间关系分为：正方位切割、横方位切割、斜方位切割,33/57,各种几何投影,34/57,35/57,B 非几何投影,按经纬线形状细分为：,伪方位投影,：纬线为同心圆，中央经线为直线，其余经线均为对称于中央经线曲线，且相交于纬线共同圆心。,伪圆柱投影,：纬线为平行直线，中央经线为直线，其余经线均为对称于中央经线曲线。,伪圆锥投影,：纬线为同心圆弧，中央经线为直线，其余经线均为对称于中央经线曲线。,多圆锥投影,：纬线为同周圆弧，其圆心均为于中央经线上，中央经线为直线，其余经线均为对称于中央经线曲线。,36/57,德国数学家、物理学家、天文学家,高斯,于,19,世纪,20,年代确定，,后经德国大地测量学家,克吕格,于,1912,年对投影公式加以补充，故称为高斯克吕格投影。,7种国家基本百分比尺地形图中，要求1：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万、1：25万、1：50万百分比尺地形图，均采取高斯克吕格投影。,7.3 高斯克吕格投影,37/57,7.3.1 高斯克吕格投影分带,7.3.2 高斯克吕格投影坐标,7.3.3 高斯克吕格投影特征,7.3.4 高斯克吕格投影计算,7.3.5 高斯克吕格投影变种,7.3 高斯克吕格投影,38/57,1）6度带是从0,o,子午线起，自西向东每隔经差6为一投影带，全球分为60带，带号用自然序数1，2，3，60表示。即以东经0-6为第1带，其中央经线为3E，其余类推。,2）3度带，是从东经1度30分经线开始，每隔3度为一带，全球划分为120个投影带。,7.3.1高斯克吕格投影,分带,39/57,1）高斯克吕格投影,分带图示,40/57,1）X坐标值在赤道以北为正，以南为负；Y坐标值在中央经线以东为正，以西为负。我国在北半球，X坐标皆为正值。Y坐标在中央经线以西为负值，为此将各带坐标纵轴西移500公里，即将全部Y值都加500公里。,2）因为采取了分带方法，各带投影完全相同，某一坐标值,（x，y）,，在每一投影带中都有一个，在全球则有60个一样坐标值。所以，在Y值前，需冠以带号，这么坐标称为通用坐标。,7.3.2 高斯克吕格投影坐标,41/57,等,角横切椭圆柱投影,。,用一个椭圆往套在地球椭球外面，并与某一子午线相切(此子午线称中央子午线或中央经线)，椭圆柱中心铀位于椭球赤道上（见下列图），再按要求条件，将中央经线东、西各一定经差范围内经纬线交点投影到椭圆柱面上，并将此圆柱面展为平面，即得本投影。,7.3.3 高斯克吕格投影性质,42/57,高斯克吕格投影图示,43/57,1)其中央经线和赤道为相互垂直直线，其它经线均为凹向并对称于中央经线曲线，其它纬线均为以赤道为对称轴向两极弯曲曲线，经纬线成直角相交。,2)角度无变形；,3)中央经线长度比等于1，没有长度变形，其余经线长度比均大于1，长度变形为正。,4)同一纬线上距中央经线愈远变形愈大，最大变形在边缘经线与赤道交点上；6度带内最大长度变形不超出0.138%；面积变形距中央经线愈远，变形愈大。,5)同一条经线上，长度变形随纬度降低增大，赤道处变形最大。,7.3.3 高斯克吕格投影特征(续),44/57,7.3.4 高斯克吕格投影计算,s,是由赤道到纬度,经线弧长，可依据上面公式估算，也可查高斯克吕格投影计算表；,e,为第二偏心率，,e,为第一偏心率；,为某经线与中央经线经度之差（弧度表示）；,a为地球长半轴。,45/57,7.3.5 高斯克吕格投影变种UTM投影,通用横铀墨卡托投影,(Universal Transverse Mercator Projection),UTM投影与高斯克吕格投影异同，,二者之间仅存在着极少差异；从几何意义看，UTM投影属于等角横轴割圆柱投影，圆柱割地球于两条等高圈(对球而言)上，投影后两条割线上没有变形。,UTM应用,美国编制世界各地军用地图和地球资源卫星象片,46/57,7.4 中国地形图分幅与编号,7.4.1 中国地形图投影分带,7.4.2 中国地形图分幅与编号旧标准,7.4.3 中国地形图分幅与编号新标准,7.4.4 新旧标准之间转换,47/57,7.4.1 中国地形图投影分带,见高斯克吕格投影投影带,48/57,7.4.2 中国地形图分幅与编号旧标准,我国基本百分比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、1：1万三种百分比尺；,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-50,49/57,7.4.2 中国地形图分幅与编号旧标准（续1）,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。,这三种百分比尺各自独立地与1：100万地图图号联络。,50/57,1：10万图基础上,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,7.4.2 中国地形图分幅与编号旧标准（续2）,51/57,7.4.2 中国地形图分幅与编号旧标准（续3）,52/57,7.4.3 中国地形图分幅与编号新标准,在100万基础上划分，百分比尺有明确代号。,行号数字码,列号数字码,百分比尺编号,100万图幅列号数字码,100万图幅行号字符码,ABCDEFGH,分别代表100万、50万、25万、10万、5万、2.5万、1万、5000。,比如：,J-50-E-013020,53/57,7.4.3 中国地形图分幅与编号新标准（续）,54/57,7.4.4 新旧标准转换,旧标准图幅序号/（百万分幅该百分比尺行向上图幅数）,Row=商1,Col 余数,55/57,比如,1:50万 图幅,旧：J-50-C,新：J-50-B-00,1:25万 图幅,旧：J-50-(11),新：J-50-C-003003,1：10万图幅,旧：J-50-13,新：J-50-D-00,7.4.4 新旧标准转换(续),1：50万,1：25万,56/57,7.5 软件实习,GFRAME 使用演示,ENVI 使用演示,57/57,