2章 地球体与地图投影.ppt

第二章地球体与地图投影 主 要 内 容 地 球 体 大地测量系统 地图投影 地图比例尺 §1 地球体 一、地球体的基本特征 （一）地球体的量度 大地的形状早已引起人们的关注： 后汉的张衡“浑天说” 古希腊的毕达哥拉斯和亚里斯多德 古希腊的埃拉托色尼 唐朝的张遂 人造地球卫星、多源遥感等新技术不断更新对地球的认识。 §1 地球体 一、地球体的基本特征 （一）地球体的量度 为了了解地球的形状，让我们由远及近地观察一下地球的自然表面。 §1 地球体 一、地球体的基本特征 （一）地球体的量度 浩瀚宇宙之中 : 地球是一个表面光滑、蓝色美丽的正球体。 §1 地球体 一、地球体的基本特征 （一）地球体的量度 飞船窗口俯视大地 : 地表是一个有些微起伏、极其复杂的表面。 §1 地球体 一、地球体的基本特征 （一）地球体的量度 事实是：地球不是一个正球体，而是一个极半径略短、赤道半径略长，北极略突出、南极略扁平，近于梨形的椭球体。 §1 地球体 一、地球体的基本特征 （二）地球体的物理表面 当海洋静止时，自由水面与该面上各点的重力方向（铅垂线）成正交，这个面叫水准面. 在众多的水准面中，有一个与静止的平均海水面相重合，并假想其穿过大陆、岛屿形成一个闭合曲面，这就是大地水准面。 §1 地球体 一、地球体的基本特征 （二）地球体的物理表面 大地水准面实际是一个起伏不平的重力等位面——地球物理表面，它所包围的形体称为大地体。大地体是一种逼近于地球本身形状的一种形体。 大地水准面的形状及重力场都是不规则的，不能用一个简单的形状和数学公式表述。 各国往往选择一个平均海水面代替大地水准面。 §1 地球体 一、地球体的基本特征 （二）地球体的物理表面 大地水准面的意义 1. 地球形体的一级逼近——大地体； 2.起伏波动在制图学中可忽略； 3. 实质是重力等位面。 §1 地球体 一、地球体的基本特征 （三）地球体的数学表面 在测量和制图中就用旋转椭球体来代替大地球体，这个旋转椭球体通常称为地球椭球体，简称椭球体。 它是一个规则的数学表面，所以人们视其为 地球体的数学表面，也是对地球形体的二级逼近，用于测量计算的基准面。 §1 地球体 一、地球体的基本特征 （三）地球体的数学表面 §1 地球体 一、地球体的基本特征 （三）地球体的数学表面 椭球体三要素: 长轴 a（赤道半径）、短轴 b（极半径）和扁率 f 对 a，b，f 的具体测定就是近代大地测量一项重要的基础工作。 还必须对大地水准面的实际重力进行多地、多次的大地测量，在通过统计平均来消除偏差，才可求出表达大地水准面平均状态的地球椭球体三要素值。 §1 地球体 一、地球体的基本特征 （三）地球体的数学表面 例如WGS 84 ellipsoid: §1 地球体 一、地球体的基本特征 （三）地球体的数学表面 对地球形状 a，b，f 测定后，还必须确定大地水准面与椭球体面的相对关系，即确定与局部地区大地水准面符合最好的一个地球椭球体 —— 参考椭球体，这项工作就是参考椭球体定位。 这种定位相对于全球而言，只能是局部定位。 §1 地球体 一、地球体的基本特征 （三）地球体的数学表面 通过数学方法将地球椭球体摆到与大地水准面最贴近的位置上，并求出两者各点间的偏差，从数学上给 出对地球形状的 三级逼近—— 参 考椭球体。 椭球定位： §1 地球体 一、地球体的基本特征 （三）地球体的数学表面 由于国际上在推求年代、方法及测定的地区不同，故地球椭球体的元素值有很多种。 §1 地球体 一、地球体的基本特征 （三）地球体的数学表面 中国1952年前采用海福特椭球体； 1953—1980年采用克拉索夫斯基椭球体； 自1980年开始采用 GRS 1975新参考椭球体系，并确定陕西泾阳 县永乐镇北洪流村为 “1980西安坐标系”大 地坐标的起算点。 §1 地球体 二、地理坐标 地球表面上的定位问题，是与人类的生产活动、科学研究及军事国防等密切相关的重大问题。具体而言，就是球面坐标系统的建立。 地理坐标—— 用经纬度表示地面点位的球面坐标。 天文经纬度 大地经纬度 地心经纬度 §1 地球体 二、地理坐标 （一）天文经纬度 天文经度：观测点天顶子午面与格林尼治天顶子午面间的两面角。 在地球上定义为本初子午面与观测点之间的两面角。 天文纬度： 在地球上定义为铅垂线与赤道平面间的夹角。 §1 地球体 二、地理坐标 （二）大地经纬度 大地经度λ：指参考椭球面上某点的大地子午面与本初子午面间的两面角。东经为正，西经为负。 大地纬度? ：指参考 椭球面上某点的垂直 线（法线）与赤道平 面的夹角。北纬为正， 南纬为负。 §1 地球体 二