第4讲GIS的地理基础要点解析.ppt

第四章 地理信息系统的地理基础 地理信息系统的地理基础 地理基础是地理信息数据表示格式与规范的重要组成部分。它主要包括统一的地图投影系统、统一的地理网格坐标系统以及统一的地理编码系统，统一的地图投影系统就是要为地理信息系统选择和设计一种或几种适用的地图投影系统和网格坐标系统。 一、地图投影 地理坐标 地表空间实体的位置按严格的数学定义表达成地理坐标（球面坐标）或平面坐标，地理坐标以经度坐标/纬度坐标表示。见下图 地表的垂直和水平基准面 地表以最近似平均海平面的地球重力等势面作为高度为零的大地水准面（Geoid)，以大地水准面为参考测量得到的高度H被用于地形制图，它是一种正射（视）高度。如果将大地水准面换成一个椭球面，人们也可以计算一个几何高度h或以椭球面为参考的高度。 H-h即是大地水准面和椭球面在基点的高度差。 几何要素的量度 地球的形状与大小 地球上的点位描述 地图上的点位描述 地球的形状 地球体 大地体 椭球体 椭球的大小 长半径 a（赤道半径） 短半径 b（极半径） 扁 率 ?=(a-b)/a 第一偏心率 e2=(a2- b2)/ a2 第二偏心率 e`2=(a2- b2)/ b2 我国的椭球 地面点的坐标系统 我国的大地坐标系和高程系 地图坐标系统 地图坐标系统的建立 大中比例尺地形图坐标系 地图投影的基本原理 一、地图投影的基本分类 1、根据投影面及其与球面相关位置的分类 2、根据投影变形性质的分类 3、根据投影探求的方法的分类 透视——几何投影：这类投影完全依据透视的原理，根据视点、 物点与像点之间的几何关系来建立投影的方程。 几何——解析投影：这类投影的特点是首先根据经纬线形状确定 投影方程的基本形式，再根据给定的某种条件解析地推 求出特定投影的具体方程。 解析投影——解析投影事先并不人为确定经纬线的形状，其投影 后的经纬线形状与投影方程的形式完全依据人们给出的 条件逐步推求得到。 4、根据投影方程特征的分类 地图投影的一般概念 地图投影 所谓地图投影就是建立地图平面上的点（x,y)和地球表面上的点(?,?)之间的函数关系。一般通式为： 地图投影的变形 长度变形 面积变形 角度变形 地图投影变形的图解示例（摩尔维特投影－等积伪圆柱投影） 地图投影变形的图解示例（UTM－横轴等角割圆柱投影） GIS中地图投影的设计与配置 一、地理信息系统与地图投影 二、地理信息系统中地图投影设计与配 置的一般原则 1）各国家的地理信息系统所采用的投影系统与该国的基本地图系列所用的投影系统一致； 2）各比例尺的地理信息系统中的投影系统与其相应比例尺的主要信息源地图所用的投影一致； 3）各地区的地理信息系统中的投影系统与其所在区域适用的投影系统一致； 4）各种地理信息系统一般以一种或两种投影系统为其投影坐标系统，以保证地理定位框架的统一。 地理信息系统中地图投影配置的一般原则为： 1）所配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图投影系统一致； 2）系统一般地只考虑至多采用两种投影系统，一种服务于大比例尺的数据处理与输入输出，另一种服务于中小比例尺； 3）所用投影以等角投影为宜； 4）所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所采用的网格系统在投影带中应保持完整。 我国地理信息系统中常用的地图投影配置与计算 1）我国基本比例尺地形图（1：100万、1：50万、1：25万、1：10万、1：5万、1：2.5万、1：1万、1：5000万）除1：100万外均采用高斯-克吕格投影为地理基础； 2）我国1：100万地形图采用了Lambert投影，其分幅原则与国际地理学会规定的全球统一使用的国际百万分之一地图投影保持一致； 3）我国大部分省区图以及大多数这一比例尺的地图也多采用Lambert投影和属于同一投影系统的Albers投影； 4）Lambert投影中，地球表面上两点间的最短距离表现为近于直线，这有利于地理信息系统中的空间分析和信息量度的正确实施。 高斯—克吕格投影 高斯投影是一种横轴等角切椭圆柱投影，其条件为： 1）中央经线和地球赤道投影成为直线且为投影的对称轴； 2）等角投影； 3）中央经线上没有长度变形。 由公式可分析出高斯投影变形具有以下特点： 1）中央经线上无变形 2）同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大； 3）同一条经线上，纬度越低，变形越大； 4）等变形线为平行于中央经线的直线。 正轴圆锥投影 Lambert投影（