环境地理信息系统技术基础.pptx

环环 境境 信信 息息 系系 统统2011年年3月月8日日第3节环境地理信息系统 环境督察中心环境督察中心环境督察中心环境督察中心为环保部派出的执为环保部派出的执法监督机构，是部直属事业单位。法监督机构，是部直属事业单位。职职责如下：责如下：1 1、监督地方对国家环境政策、法规、监督地方对国家环境政策、法规、标准执行情况；标准执行情况；2 2、承办重大环境污染与生态破坏案件、承办重大环境污染与生态破坏案件的查办工作；的查办工作；3 3、承办跨省区域和流域重大环境纠纷、承办跨省区域和流域重大环境纠纷的协调处理工作；的协调处理工作；4 4、参与重、特大突发环境事件应急响、参与重、特大突发环境事件应急响应与处理的督查工作；应与处理的督查工作；5 5、承办或参与环境执法稽查工作；、承办或参与环境执法稽查工作；6 6、督查重点污染源和国家审批建设项、督查重点污染源和国家审批建设项目目“三同时三同时”执行情况；执行情况；7 7、督查国家级自然保护区（风景名胜、督查国家级自然保护区（风景名胜区、森林公园）、国家重要生态功能区、森林公园）、国家重要生态功能保护区环境执法情况；保护区环境执法情况；8 8、负责跨省区域和流域环境污染与生、负责跨省区域和流域环境污染与生态破坏案件的来访投诉受理和协调工态破坏案件的来访投诉受理和协调工作；作；9 9、承担总局交办的其他工作。、承担总局交办的其他工作。一、地理信息系统（一、地理信息系统（GIS）二、环境地理信息系统技术基础二、环境地理信息系统技术基础三、空间问题论述三、空间问题论述四、空间数据处理方法四、空间数据处理方法五、环境信息的空间分析五、环境信息的空间分析六、环境信息空间查询六、环境信息空间查询第第3节节环境地理信息系统环境地理信息系统51.地理信息与GIS的概念和特征2.GIS的发展历史和趋势3.GIS的组成与功能4.GIS与相关学科的关系一、地理信息系统（GIS）6一、地理信息系统（GIS）地理信息系统（地理信息系统（GIS）地理信息系统Geographic Information Systems，简称GIS。地理信息系统以表征地球表层空间地理现象和事物的地理空间数据和信息为特定的运作对象。7GIS基本概念地理信息系统（地理信息系统（GIS）地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。（张超 华东师范大学）地理信息系统是用于输入、存储、查询、分析和显示输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统。（Kang-tsung Chang UniversityofIdaho）究竟哪个概念最合适或者准确呢？8一、地理信息系统（GIS）地理信息系统（地理信息系统（GIS）面向数据处理过程的定义认为地理信息系统由地理数据的输入、存储、查询、分析与输出等子系统组成。面向专题应用的定义 按其分析的信息类型来定义地理信息系统，如土地利用信息系统、投资环境评估信息系统、城市交通管理信息系统等等。9一、地理信息系统（GIS）地理信息系统（地理信息系统（GIS）工具箱（Toolbox）定义 认为地理信息系统由复杂的处理空间数据的计算机程序和各种算法所组成。数据库定义认为地理信息系统是许多特殊的空间分析方法与数据管理系统的结合。10一、地理信息系统（GIS）信息（信息（Information）信息是人们获得信息前后对事物认识的差别。（狭义信息论）信息是指主体（人、生物和机器）与外部客体（环境、其他人、生物和机器）之间相互联系的一种形式，是主体和客体之间一切有用的消息和知识，是表征事物特征的一种普遍形式。（广义信息论）显示器主机音响信信息息11一、地理信息系统（GIS）地理数据地理数据地理数据是各种地理特征和现象间关系的符号化表示。地理数据的基本特征 空间位置特征属性特征时态特征12一、地理信息系统（GIS）地理数据地理数据地理数据与一般数据的本质区别 空间位置特征空间特征数据与属性数据之间具有一一对应关系13一、地理信息系统（GIS）地理信息地理信息地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识，它是对地理数据的解释。地理信息与一般信息的区别区域性多维性动态性14一、地理信息系统（GIS）地理信息系统与一般信息系统的区别地理信息系统与一般信息系统的区别地理空间数据和信息的特殊复杂性必须具备科学可视化功能区域性和多层次数据量较大 注重空间分析15GISGIS构成构成计算机硬件系统计算机软件系统地理数据（空间数据）系统管理操作人员一、地理信息系统（GIS）GIS计算机硬件系统计算机硬件系统计算机软件系统计算机软件系统地理数据地理数据系统管理操作人员系统管理操作人员16GISGIS构成构成计算机硬件系统计算机服务器、小型机（minicomputer）、工程工作站（EngineeringWorkstation）、微机等数据输入设备键盘、数字化仪、扫描仪、解析和数字摄影测量仪、GPS接收仪一、地理信息系统（GIS）171819一、地理信息系统（GIS）GISGIS构成构成计算机硬件系统数据存储设备磁盘、磁带、光盘数据输出设备图形图像显示设备、硬拷贝输出设备交互设备鼠标、跟踪球与游戏杆、VR设备、触摸屏20一、地理信息系统（GIS）GISGIS构成构成计算机软件系统操作系统操作系统具有硬件资源的管理、承担硬件与软件交互和用户接口等功能。正如所有应用软件必须运行在某个操作系统之上一样，不同的GIS软件也必须运行在某种操作系统之上。GIS运行主要操作系统MSDOS、Windows95/98、WindowsNT/2000、WindowsXP、OS/2、MacSystem、UNIX等。21一、地理信息系统（GIS）GISGIS构成构成计算机软件系统GIS软件ARC/INFO、ARCVIEWMICROSTATION/MGEMAPINFOERDASSuperMap2223一、地理信息系统（GIS）GISGIS构成构成空间数据空间数据是GIS的基础和核心，是GIS的各项功能赖以实现的基础，也是占用经费和时间最多的一项。24一、地理信息系统（GIS）GISGIS构成构成系统管理操作人员GIS的使用比较复杂，需要具有一定的经验和许多专门知识，具体而言，主要包括：地理学、地图学、计算机和信息科学方面的知识使用GIS软件的经验了解空间数据模型和空间数据结构能够利用GIS进行空间分析25一、地理信息系统（GIS）GISGIS类型类型专题地理信息系统（Thematic GIS）具有有限目标和专业特点的地理信息系统，为特定的专门目的服务。例如森林动态监测信息系统、水资源管理信息系统、草场资源管理信息系统、水土流失信息系统等。区域信息系统（Regional GIS）以区域综合研究和全面的信息服务为目标，可以有不同的规模，如国家级的、省级的、市级和县级等为各不同级别行政区服务的区域信息系统。地理信息系统工具（GIS Tools）具有地理信息系统基本功能的软件包。26一、地理信息系统（GIS）GISGIS的功能的功能数据的采集、检测与编辑数据采集和输入指地理信息系统从现实世界的观测，以及从现存文件、地图中获取地理空间数据，并输入到计算机中。采集方法通用的计算机方法，如利用键盘、扫描仪等。GIS及相关领域的专业方法，如利用全站仪采集地理空间数据，利用数字化仪从原有地图上采集并输入到计算机中。27一、地理信息系统（GIS）GISGIS的功能的功能数据处理检验与编辑格式化数据转换数据概括28检验与编辑地理空间数据输入到GIS中之后，需要进行检验，并按照GIS数据库的要求进行编辑与修改，以保证数据在内容与空间上的完整性、数值逻辑一致性、美观、正确性、适宜于用于的具体需求等。一、地理信息系统（GIS）29格式化格式化功能是使GIS中的数据转换为某种适合GIS运行和用户需要的数据格式。例如矢量数据结构与栅格数据结构的相互转换。一、地理信息系统（GIS）30数据转换坐标转换不同平面坐标间的坐标变化地图投影不同数据格式的转换如ESRI公司的Arc/Info的Coverage和ArcView的Shape格式之间的转换。一、地理信息系统（GIS）31数据概括数据概括功能对应着地图学上的制图概括（或制图综合），制图概括很大程度地依赖于地图学家的专业智能及人为处理。因此实现数据概括功能的难度很大。常见的GIS数据概括功能线条的简化、平滑比例尺缩小时地物数量、形态等的筛选和简化缩小或放大地图时，自动地减少或增加图层一、地理信息系统（GIS）33GISGIS的功能的功能数据的存储与组织GIS的数据存储、组织和管理功能是实现GIS各项功能的基础。由于空间数据的特殊复杂性，一般的计算机数据结构和数据库系统技术不能很好地解决GIS的数据存储、组织和管理的问题。因此，GIS必须发展自己特有的数据存储、组织和管理功能。一、地理信息系统（GIS）34一、地理信息系统（GIS）GISGIS的功能的功能空间查询与分析空间分析是GIS的核心功能，也是GIS与其他计算机系统的根本区别之一。其中，空间查询是GIS空间分析中最基本的低层次分析功能。35一、地理信息系统（GIS）GISGIS的功能的功能显示与输出可视化是GIS的基本特征。除采用报告、表格和图表等常规数据表达方式外，所有的GIS都为用户提供可视化表达地理空间数据的手段或输出产品。GIS十分强调良好的、交互式的制图环境和可视化分析环境，让用户能够设计和制作出高质量的地图，或采用人机交互方式进行空间分析研究。36一、地理信息系统（GIS）6060年代开拓发展阶段年代开拓发展阶段GIS是在北美首先发展起来的。产生GIS的原因主要有两个方面：第一股源流出自土地资源分析管理的需要，60年代中期，由于对自然资源和环境的规划管理和应用加速增长的需要，对大量空间环境数据存储、分析和显示技术方法改进的要求，以及计算机技术在自然资源和环境数据处理中应用的迅速发展，促使对地图进行综合分析和输出的系统日益增多。第二股源流出自计算机地图自动绘制的需要。60年代初计算机技术开始用于地图量算、分析和制作，由于机助制图具有快速廉价、操作简便、质量可靠、易于更新等优点而迅速发展起来。37一、地理信息系统（GIS）6060年代开拓发展阶段年代开拓发展阶段60年代中后期，许多与GIS有关的组织和机构纷纷建立并开展工作，比如美国城市和区域系统协会（URISA）、美国州信息系统全国协会（NASIS）、城市信息系统跨机构委员会（UAAC）等的成立。这些组织和机构相继组织了一系列地理信息系统的国际研讨会。38一、地理信息系统（GIS）6060年代开拓发展阶段年代开拓发展阶段加拿大地理信息系统（CGIS）由加拿大政府组织于1963年开始研制实施，到1971年投入正式运行，被公认为国际上最早建立的、较为完善的大型使用的地理信息系统。这一时期计算机硬件系统功能较弱，限制了软件技术的发展，GIS软件的研制主要是针对具体的GIS应用进行的，但算法尚嫌粗糙，图形功能有限。39一、地理信息系统（GIS）7070年代巩固阶段年代巩固阶段由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，尤其是硬盘的使用，为空间数据的录入、存储、检索和输出提供了强有力的手段、用户屏幕和图形、图像卡的发展增强了人机交互和高质量图形显示功能，促使GIS朝着使用方向快速发展。另外美国等发达国家投入了大量的人力、物力、财力，开发出众多各种特色的地理信息系统，商业GIS软件开始出现；不少大学开始培养GIS人才，开展GIS学术活动。40一、地理信息系统（GIS）8080年代突破阶段年代突破阶段GIS软件作为一种软件工具，其理论和技术已经基本成熟。由于其具备空间数据操纵能力，在应用中受到青睐，应用领域迅速扩大。1981年ESRI ARC/INFO GIS的发布1984年第一届国际空间数据处理会议的召开1986年MapInfo公司的成立1987年地理信息系统的国际杂志出版1988年GIS World首次发行 41一、地理信息系统（GIS）8080年代突破阶段年代突破阶段我国地理信息系统方面的建设从这一时期才开始，以1980年中国科学院遥感应用研究所成立的全国第一个地理信息系统研究室为标志。在几年的起步发展阶段中，我国地理信息系统在理论探索、硬件配置、软件研制、规范制定、初步应用实验和技术队伍培养等方面都取得了进步，积累了经验，为在全国范围内开展地理信息系统的研制和应用奠定了基础。42一、地理信息系统（GIS）9090年代社会化阶段年代社会化阶段进入90年代，随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及，地理信息系统将深入到各行各业乃至各家各户，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。这一时期的标志是地理信息系统发展形成了一个世界范围公认的、包括基础理论、硬件体系和技术应用体系在内的完整学科。43一、地理信息系统（GIS）9090年代社会化阶段年代社会化阶段今天，GIS不但在测绘、制图、环境及资源管理等传统领域有了更深入、更广泛的应用，而且进入了从军事战略分析、政府决策管理到商业策划、文化教育乃至人们日常生活的各个角落。无论是确定新的商业网点，还是寻找最适合的一块土壤去种庄稼，或者是为救援车辆确定最佳的行车路线，都离不开GIS。44一、地理信息系统（GIS）GIS在我国的发展准备阶段（19781980）舆论准备、组建队伍、开始进行个别实验研究起步阶段（19801985）开始对GIS进行理论探索和区域性实验研究，并制定了国家地理信息系统规范。1981年四川渡口二滩进行实验，采用航片进行数据采集和数据库设计。1984年国家测绘局测绘科学研究所开始建立中国国土基础地理信息系统。1985年国家资源与环境信息系统实验室成立。45一、地理信息系统（GIS）GIS在我国的发展初步发展阶段（19851995）在这一阶段，GIS列入“七五”科技攻关课题，逐步和国民经济相结合，取得了很大的效益。制定了资源与环境信息系统的规范，以解决信息共享和系统兼容问题。快速发展阶段（1995）许多高校开始开设GIS课程，并成立了GIS专业。开发出了几个具有自主版权的GIS软件。46一、地理信息系统（GIS）GIS GIS 的研究内容的研究内容地理信息系统基本理论研究地理信息系统技术系统设计地理信息系统应用方法研究47一、地理信息系统（GIS）GISGIS地理信息系统实质是一种现代技术和传统学科的综合，其涉及的领域主要包括：地理学地图学数学计算机科学遥感技术摄影测量48地理学GIS计算机科学软件工程数据库技术计算机图形学CAD专家系统地图学遥感技术数学摄影测量学49GIS的相关学科GIS与计算机辅助设计（CAD）CAD是计算机技术用于机械、建筑、工程和产品设计的系统，它主要用于设计各种产品和工程的图形，大到飞机小到微型芯片等。GIS与CAD的共同点两者都有坐标参考系统，都可以描述和处理图形数据及其空间关系，也都能处理非图形属性数据。一、地理信息系统（GIS）50一、地理信息系统（GIS）GIS与计算机辅助设计（CAD）GIS与CAD的主要区别CAD处理的多为规则几何图形及其组合，图形功能极强，属性功能相对较弱。而GIS处理的多为地理空间的自然目标和人工目标，图形关系复杂，需要有丰富的符号库和属性库。GIS需要有较强的空间分析功能，图形和属性的相互操作十分频繁，且多具有专业化的特征。此外，CAD一般仅在单幅图上进行操作，海量数据的图库管理的能力比GIS要弱。51一、地理信息系统（GIS）GIS与数据库管理系统（DBMS）数据库管理系统一般指商用的关系数据库管理系统，如Oracle、SOL Server、FoxPro等。它们不仅是一般事务管理系统，如银行系统、财务系统等系统的基础软件，而且通常也是GIS中属性数据管理的基础软件。但是数据库管理系统和GIS之间还存在着区别。GIS除具有强大的空间数据管理功能外，还需要具有图形数据的采集、空间数据的可视化和空间分析等功能。所以，GIS在硬件和软件方面均比一般事务数据库更加复杂，在功能上要强大的多。52一、地理信息系统（GIS）GIS能做什么？能做什么？位置:某个地方有什么，指利用地物或区域的空间位置数据或信息，来查询、获取地物或区域自然或人文的有关属性信息。条件:符合某些条件的实体在那里，即利用地物或区域的属性数据或信息，来查找满足给定条件的地物或区域的地理位置信息。趋势:变换趋势指已发生和正在发生的变换。GIS要求能根据已有的数据，包括现状的和历史的数据，识别地理现象已经发生或正在发生的变化，总结出变化趋势，为用户提供关于变化趋势的图表等。模式:空间结构特征，揭示已有和现有的地理实体或现象之间的空间关系。模拟:模拟比模式更进一步，即解决某个地方如果具备某种条件会发生什么情况。53甘肃在哪儿呢？甘肃在哪儿呢？54面积不小于10000平方米未被植被覆盖的接近国道工厂寻址55随着时间的发展，植被覆盖在空间变化趋势56病死者的空间分布模式的确定57洪水淹没模拟58一、地理信息系统（GIS）地理地理地理地理绘图绘图绘图绘图绘图机构绘图机构绘图机构绘图机构地质测绘地质测绘地质测绘地质测绘地方政府地方政府地方政府地方政府人口局人口局人口局人口局税务部门税务部门税务部门税务部门旅游旅游旅游旅游服务业服务业服务业服务业公用事业公用事业公用事业公用事业公司公司公司公司企业企业企业企业教育教育教育教育交通运输交通运输交通运输交通运输部门部门部门部门59一个典型的电力公司可能会有数百万的用户，应用GIS技术管理由复杂的基础设施组成的上千英里的输配电线路、数十万个电线杆及安排上千名维修人员在数百个地点为用户提供最佳的服务。水处理系统中中GIS可以提供客户服务、紧急情况响应、水流分配、基础设施维护、自动制图、网络追踪、流向分析等诸多应用。60交通状况因为应用了GIS技术而变得更安全、更便利。用于管理道路、铁路和港口设施的信息中有80%都包含空间成分。GIS可以支持整个道路系统的规划、编目、设计、施工、运行和维护。通过GIS技术，可以确定一个事件或设施的地理位置，以及它与周围相关事件或设施的相互关系，因此通过对交通事件或设施地理要素的分析，可以指导道路最终的设计、施工和维护。输油管线的设计部门运用GIS技术，进行辅助管路设计、施工、运行、供求市场分析和制作报表等。61报纸发行部门也可以应用GIS进行本地区人口统计分析，来动态地制定投递路线、基本投递单元分析和研究发行量。通过GIS可以用最有效的方式，选择最佳路径到达目的地。62GIS管理河岸资源，包括：河岸线、水生和陆生动物的生存环境和生物资源；确定受到威胁的以及濒临灭绝的动物分布情况 餐馆都经过严格的选址，GIS可以帮助选择有潜在购买力的最佳地区。63公安部门需要显示犯罪事件的发生地，并且能够在地图上查看事件的种类、发生时间或日期。整个事件可以通过巡逻区域、报告区域和地域分布来显示。高级的GIS应用可以统计事件的发生密度，并且通过密度图来预报可能发生的犯罪案件。64一、地理信息系统（GIS）哪里有空间定位问题，哪里就有GIS65作业：什么是地理信息系统？GIS由哪几个主要部分组成？GIS的基本功能有哪些？GIS可应用于哪些领域？试结合你的专业论述GIS的应用和发展前景。二、环境地理信息系统技术基础地球椭球体基本要素坐标系地图投影的基本问题高斯克吕格投影地形图的分幅和编号1.地球椭球体基本要素地球椭球体地球的形状地球自然表面是一个起伏不平、十分不规则的表面，有高山、丘陵和平原，又有江河湖海。地球表面约71%的面积为海洋所占据，29%的面积是大陆与岛屿。陆地上最高点与海洋中的最深处相差近20Km。这个高低不平的表面无法用数学公式表达，更无法进行运算。所以在测量与制图时，必须找一个规则的曲面来代替地球的自然表面。地球椭球体大地水准面当海洋静止时，它的自由水面必定与该面上各点的重力方向成正交，我们把这个面叫做水准面。水准面有无数多个，其中有一个与静止的平均海水面相重合。可以设想这个静止的平均海水面穿过大陆和岛屿形成一个闭合的曲面，这就是大地水准面。1.地球椭球体基本要素1.地球椭球体基本要素地球椭球体大地球体大地水准面所包围的形体，叫大地球体。由于地球内部质量分布的不均匀，引起重力方向的变化，导致处处和重力方向成正交的大地水准面成为一个不规则的，仍然不能用数学表达的曲面。1.地球椭球体基本要素地球椭球体地球椭球体大地水准面形状虽然十分复杂，但从整体看，起伏是微小的。它是一个很接近于绕自转轴旋转的椭球体。人们通过测算，选定一个同大地水准面符合得最理想，或者说最逼近的旋转椭球面，并在其基础上表达大地水准面的形状。这样的旋转椭球面所包围的形体，称为地球椭球体，简称椭球体。各种地球椭球体模型各种地球椭球体模型椭球体名称椭球体名称年份年份长半轴（长半轴（m）短半轴（短半轴（m）扁率扁率白塞尔（Bessel）1841633739763560791:299.15克拉克（Clarke）1880637824963565151:293.5克拉克（Clarke）1866637820663565841:295.0海福特（Hayford）1910637838863569121:297克拉索夫斯基（Krasovsky）1940637824563568631:298.3I.U.G.G1967637816063567751:298.25埃维尔斯特（Everest）1830637727663560751:300.81.地球椭球体基本要素地球椭球体参考椭球体 参考椭球体是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，是仅贴合具体国家，局部定位的地球椭球体，因此每个国家或地区均有各自的基准面。我国参照前苏联从1953年起采用克拉索夫斯基（Krasovsky）椭球体建立了我国的北京54坐标系，1978年采用国际大地测量协会推荐的1975地球椭球体建立了我国新的大地坐标系西安80坐标系。1.地球椭球体基本要素地球椭球体平均椭球体由于不能跨国界测量等原因，早先人们曾缺乏世界范围内平均椭球的可靠概念。自从人造卫星上天后，通过精密观测在地球重力场运动的人造卫星位置及其变化，可以反算地球的重力场，确定包括全球大地水准面在内的各重力等位面，并基于全球大地水准面测算出平均椭球。WGS1984基准面采用WGS84椭球体，目前GPS测量数据多以WGS1984为基准。1.地球椭球体基本要素地球椭球体我国所使用的地球椭球体海福特（Hayford）椭球体（1952以前）克拉索夫斯基椭球体（19531980）GRS（1975）新参考椭球体（1980现在）大地坐标原点在陕西省泾阳县（1986）1975年第16届国际大地测量及地球物理联合会上通过国际大地测量协会第一号决议中公布的地球椭球体，称为GRS（1975），其值分别为长半轴a6378160m，短半轴b6356775m，扁率1:298.25。1.地球椭球体基本要素地图比例尺地图比例尺通常认为是地图上距离与地面上相应距离之比。比例尺表示法数字比例尺文字比例尺图解比例尺（直线比例尺）面积比例尺2.坐标系平面坐标平面直角坐标系平面极坐标系地理坐标由于椭球体的不同，因此也就存在着具有不同意义的地理坐标。地心坐标大地坐标球面坐标2.坐标系地心坐标地心坐标通常与平均椭球体相联系，表达观测地点在全球地心系统中的具体位置。这种地理坐标依据地心半径（观测点与地心的连线）来定义，地心半径r加上地心经纬度，共同形成地心坐标（r,）。GPS观测所直接得到的地理坐标，理论上就是这种坐标。2.坐标系大地坐标大地坐标是依据参考椭球体建立的。大地经纬度依据“垂直线”来定义，垂直线是与参考椭球体表面垂直的法线。除两极和赤道外，垂直线并不通过参考椭球体的中心，也就是说大地纬度和地心纬度不同。大地经度、大地纬度加上大地高，三者合起来确定实际地点相对参考椭球的位置。大地坐标就是GIS工作中常用的、具体国家大地测量的地理坐标。3.地图投影的基本问题地图投影的概念在数学中，投影的含义是指建立两个点集间一一对应的映射关系。在地图学中，地图投影是指建立地球表面上的点与投影平面上点之间的一一对应关系。无论是椭球面或球面均为不可展平的曲面，即不能无裂隙、无重叠地描绘在地图平面上。就象桔皮剥下平铺在平面上，必然产生裂隙一样，如果硬将地球表面展成平面，也不可避免地会产生裂隙或重叠。因此地图投影的基本问题就是利用一定的数学法则把地球表面上的经纬线网表示到平面上。3.地图投影的基本问题地图投影的变形长度变形地图上的经纬线长度与地球仪上的经纬线长度特点并不完全相同，地图上的经纬线长度并非都是按照同一比例缩小的。地球仪上经纬线的长度纬线长度不等，其中赤道最长，纬度越高，纬线越短，极地的纬线长度为零；在同一条纬线上，经差相同的纬线弧长相等；所有的经线长度都相等。3.地图投影的基本问题地图投影的变形面积变形地图上经纬线网格面积与地球仪经纬线网格面积的特点不同，在地图上经纬线网格面积不是按照同一比例缩小的。地球仪上经纬线网格的面积在同一纬度带内，经差相同的网格面积相等；在同一经度带内，纬线越高，网格面积越小。3.地图投影的基本问题地图投影的变形角度变形指地图上两条线所夹的角度不等于球面上相应的角度。地球仪上的经纬线的角度经线与纬线处处都呈直角相交3.地图投影的基本问题地图投影的分类按变形性质分类等角投影等积投影任意投影等距投影3.地图投影的基本问题地图投影的分类按构成方法分类几何投影：把椭球面上的经纬线网投影到几何面上，然后将几何面展为平面而得到。方位投影圆柱投影圆锥投影3.地图投影的基本问题地图投影的分类按构成方法分类非几何投影：不借助几何面，根据某些条件用数学解析法确定球面与平面之间点与点的函数关系。伪方位投影伪圆柱投影伪圆锥投影多圆锥投影uu伪方位投影：纬线为同心圆，中央经线为直线，其余伪方位投影：纬线为同心圆，中央经线为直线，其余的经线均为对称于中央经线的曲线，且相交于纬线的共的经线均为对称于中央经线的曲线，且相交于纬线的共同圆心。同圆心。uu伪圆柱投影：纬线为平行直线，中央经线为直线，其伪圆柱投影：纬线为平行直线，中央经线为直线，其余的经线均为对称于中央经线的曲线。余的经线均为对称于中央经线的曲线。uu伪圆锥投影：纬线为同心圆弧，中央经线为直线，其伪圆锥投影：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的曲线。余经线均为对称于中央经线的曲线。uu多圆锥投影：纬线为同周圆弧，其圆心均位于中央经多圆锥投影：纬线为同周圆弧，其圆心均位于中央经线上，中央经线为直线，其余的经线均为对称于中央经线上，中央经线为直线，其余的经线均为对称于中央经线的曲线。线的曲线。3.地图投影的基本问题地图投影的选择地图投影选择是否恰当，直接影响地图的精度和使用价值。（注意：这里主要指中、小比例尺地图，不包括国家基本比例尺地形图。）选择制图投影时应考虑的因素制图区域的范围、形状和地理位置地图的用途、出版方式3.地图投影的基本问题地图投影的选择对于世界地图，常用的主要是正圆柱、伪圆柱和多圆锥投影。在世界地图中常用墨卡托投影绘制世界航线图、世界交通图与世界时区图。我国出版的世界地图多采用该投影，选择这个投影，对于表现中国形状以及与四邻关系较好，但投影的边缘地区变形较大。3.地图投影的基本问题地图投影的选择对于半球地图，东、西半球图常选用横轴方位投影；南北半球常选用正轴方位投影；水、陆半球图一般选用斜轴方位投影。圆形地区一般适于采用方位投影，在两极附近则采用正轴方位投影，以赤道为中心的地区采用横轴方位投影，在中纬度地区采用斜轴方位投影。3.地图投影的基本问题地图投影的选择在东西延伸的中纬度地区，一般多采用正轴圆锥投影，如美国和中国。在赤道两侧东西延伸的地区，则宜采用正轴圆柱投影，如印度尼西亚。在南北方向延伸的地区，一般采用横轴圆柱投影和多圆锥投影，如智利和阿根廷。3.地图投影的基本问题地图投影的选择世界地图的投影等差分纬线多圆锥投影正切差分纬线多圆锥投影任意伪圆柱投影正轴等角割圆柱投影3.地图投影的基本问题地图投影的选择半球地图的投影东、西半球横轴等面积方位投影横轴等角方位投影南、北半球正轴等面积方位投影正轴等角方位投影正轴等距方位投影3.地图投影的基本问题地图投影的选择各大州地图投影亚洲：斜轴等面积方位投影、彭纳投影欧洲：斜轴等面积方位投影、正轴等角圆锥投影北美洲：斜轴等面积方位投影、彭纳投影南美洲：斜轴等面积方位投影、桑逊投影大洋洲：斜轴等面积方位投影、正轴等角圆锥投影拉丁美洲：斜轴等面积方位投影3.地图投影的基本问题地图投影的选择中国各种地图投影全国地图斜轴等面积方位投影、斜轴等角方位投影、彭纳投影、伪方位投影、正轴等面积割圆锥投影、正轴等角割圆锥投影3.地图投影的基本问题地图投影的选择中国各种地图投影中国分省（区）地图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）大比例尺地图多面体投影（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）4.高斯克吕格投影高斯克吕格投影这个投影由德国数学家、物理学家、天文学家高斯于19世纪20年代拟定，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，简称高斯投影。高斯克吕格投影是横轴椭圆柱等角投影，它的中央经线和赤道为互相垂直的直线，其他经线均为凹向并对称于中央经线的曲线，其他纬线均为以赤道为对称轴的向两极弯曲的曲线，经纬线成直角相交。角度没有变形，长度和面积均有变形，且距离中央经线愈远变形愈大。4.高斯克吕格投影高斯克吕格投影为了保持地图的精度，采用分带投影分幅，即将投影范围的东西界加以限制，使其变形不超过一定的限度，这样把许多带结合起来，可成为整个区域的投影。变形特征在同一条经线上，长度变形随纬度的降低而增大，在赤道处最大；在同一条纬线上，长度变形随经差的增加而增大，且增大速度较快。在6带范围内，长度最大变形不超过0.14。4.高斯克吕格投影4.高斯克吕格投影高斯克吕格投影我国规定1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万比例尺地形图，均采用高斯克吕格投影。1:100万比例尺的地形图采用等角正割圆锥投影。1:2.5万至1:50万比例尺地形图采用经度6度分带；1:1万比例尺地形图采用经度3度分带。按6度分带，我国位于1323带，共跨11个带。4.高斯克吕格投影高斯克吕格投影6带是从0子午线起，自西向东每隔经差6为一投影带，全球分为60带，各带的带号用自然序数1,2,3,，60表示。即以东经06为第1带，其中央经线为3E。3带是从东经130的经线开始，每隔3为一带，全球划分为120个投影带。4.高斯克吕格投影高斯克吕格投影在高斯克吕格投影上，规定中央经线为X轴，赤道为Y轴，两轴的交点为坐标原点。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坐标都为正值。Y坐标在中央经线以西为负值，运算起来很不方便。为了避免Y坐标出现负值，将各带的坐标纵轴西移500km，即将所有Y值都加500km。4.高斯克吕格投影高斯克吕格投影由于采用了分带方法，各带的投影完全相同，某一坐标值（x,y）在每一投影带中均有一个，在全球则有60个同样的坐标值，不能确切表示该点的位置。因此，在Y值前，需冠以带号。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像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。UTM在6带内最大长度变形不超过0.04%。5.地形图的分幅和编号国家基本比例尺地形图1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万、1:100万大比例尺地图1:10万中比例尺地图1:10万1:100万小比例尺地图1:100万5.地形图的分幅和编号地形图的分幅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、1:2.5万及1:1万三种比例尺。5.地形图的分幅和编号地形图的编号（旧）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，如海南所在1:100万图在第5行，第49列，其编号为E-49。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E-49-A。按经差130纬差1分成16幅1:25万地形图，编为1、.16，如 E-49-1。按经差30纬差20分成144幅1:10万地形图，编为1、.144，如E-49-1。5.地形图的分幅和编号地形图的编号（旧）1:10万图上每经差15纬差10分成四幅1:5万地形图，编为甲、乙、丙、丁，如 E-49-1-丁。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 E-49-1-甲-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E-49-1-(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E-49-1-(1)-a。5.地形图的分幅和编号地形图的编号（新）20世纪90年代以后1:5000001:5000地形图的编号均以1:1000000地形图编号为基础，按各比例尺地形图的经差和纬差划分成若干行和列，横行从上到下，纵列从左到右按顺序分别用三位阿拉伯数字表示，不足三位者前面补零，取行号在前、列号在后的排列形式标记。各种比例尺地形图分别采用不同的字符作为其比例尺的代码。5.地形图的分幅和编号地形图的编号（新）比例尺代码1:500000B1:250000C1:100000D1:50000E1:25000F1:10000G1:5000H 114 117 120 36 38 40001001002001002002001002J50J50B001002作业：1.什么是地图投影？怎样选择合适的地图投影？2.简述高斯克吕格投影3.简述地形图的分幅