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长沙理工大学 刘学军 第四章 空间参照系统和地图投影 1、地球模型 2、坐标系 坐标参考系统—平面系统 坐标系统—高程系统 高程系统 3. 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 GIS：数据精度 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 3. 地图比例尺 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(SCALELESS)GIS和多比例(MULTI-SCALE/RESOLUTION)GIS 理论上无级GIS可以在任意比例尺/分辨率下给出符合该比例尺/分辨率的最佳表达，实际上基础数据是离散和有限的，因此单一表达可以看成是对应于一个比例尺/分辨率区间的最佳表达。对于多比例GIS，如果各比例尺间的差别足够小(相对于具体应用而言)，也可以认为其支持了无级比例。 大多数多比例GIS的实现可看成是地图系列的模拟，对於许多应用并不能提供真正的无级支持。利用多比例/多分辨率数据结构/数据类型来实现多比例/无级比例GIS，其实例包含了一个地理实体在不同比例/分辨率下的几何表现。无级缩放主要是相对于显示而言，但和上面的问题有直接关联。 目前实现多比例或无级比例GIS的主要困难不在软件功能或数据结构而在由单比例的数据(可能是单个大比例数据集也可能是象地图系列一样的多比例系列数据集)生成基於上述数据结构/类型的多比例数据集。如果自动制图综合的问题解决了，多比例/无级比例GIS的实现也就轻而易举了。 面向无级比例尺的空间数据库存储的空间数据均是空间物标的属性，这种属性是最基本的不可再细分的。 4、地图投影 为什么要进行投影？ 地图投影实质 投影变形 投影方法 投影选择所考虑的因素 我国常用的投影方法 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：投影实质 地图投影：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（λ，φ）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 地图投影：投影方法 变形分类：等角投影：投影前后角度不变 等面积投影：投影前后面积不变； 任意投影：角度、面积、长度均变形 投影面： 横圆柱投影：投影面为横圆柱 圆锥投影：投影面为圆锥 方位投影：投影面为平面 投影面位置：正轴投影：投影面中心轴与地轴相互重合 斜轴投影：投影面中心轴与地轴斜向相交 横轴投影：投影面中心轴与地轴相互垂直 相切投影：投影面与椭球体相切 相割投影：投影面与椭球体相割 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中地图投影 1）GIS以地图方式显示地理信息，而地图是平面，地理信息则在地球椭球上，因此地图投影在GIS中不可缺少。 2）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。 3）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