地理信息系统应用 理解不同坐标体系的特点 《地理信息系统应用》教师手册-单元6如何选择和设置空间参考系420.doc

模块三 空间数据采集 单元六 选择和设置空间参考系 【学习目标】 1.掌握地理空间的基本概念。 2.掌握地理坐标和平面坐标的内容。 3.掌握地图投影的基本知识，地图投影对于数据输入和数据可视化的意义。掌握高斯——克吕格投影、地图分幅与编号的相关内容。 学习内容与教学方案设计 一、学习内容 学习单元名称 选择和设置空间参考系 技能点： 1．能设置项目工程的空间参考系； 2．理解不同坐标体系的特点，以及完成不同坐标体系及地图投影的转换； 3．能根据地图编号确定研究区域；已经研究区的位置，确定所在图幅。 知识点： 1.地理空间的认识 2.地理空间坐标系的建立 3.地图投影 4.我国常用投影 5.空间参考系的设置 6.地图的分幅和编号 备注： 重点、难点 重点： 1.空间参考系 2.地图投影 3.解释高斯投影的特征 难点： 1.地图投影 2.解释高斯投影的特征 3.地图分幅与编号 学习型工作任务 掌握地图投影的参数设置 确定项目区在1：1万地图中的分幅号 二、教学方案设计 教学设计 内容 教学组织方式 媒介 教学方法（参考） 时间分钟） 1.地理空间 2．地理空间坐标系的建立 全班集中理论学习 多媒体 讲授法 45 地图投影 地图分幅与编号 以小组为单位实践操作 实验机房 案例教学法 45 1．我国常用投影 2．在GIS软件平台中设置坐标参数 全班集中理论学习。学生自我实践操作，并提交实践成果 实训工作室 小组工作法、头脑风暴、研讨、论证 90（课外） 教学载体 教学成果与考核方式 文本 1.教师教学任务单2.学生学习任务单3.学生实践操作总结 产品或系统 考核方式 1.自我评价；2.小组评价；3.教师评价 参考资料 参考书、专业杂志、资源库学习平台 知识点一 地球空间参考系 一、地理空间的概念 在地理信息系统中，空间的概念常用“地理空间”表达。地理空间的范围上至大气电离层，下至地幔莫霍面，是生命过程活跃的场所，也是宇宙过程对地球影响最大的区域。 地理空间一般包括地理空间定位框架及其所关联的地理实体。 地理空间定位框架即大地测量控制，由平面控制网和高程控制网组成。大地测量控制提供了建立地理数据坐标位置的通用参考系，利用该参考系可以将特定的平面及高程坐标系与地理要素相连接。这样就使得相连接后的地理要素具有平面及高程坐标系的参考。 二、 地球空间参考 目前，社会上有各种类型的GIS系统，这些GIS系统为各部门的决策提供了重要的作用。虽然不同类型GIS的应用目的不同，但是每个GIS自身的数据必须是在统一的地球空间参考下的数据，也就是说这些数据要有统一的坐标系和高程系。在坐标系中表示地理要素在投影面上的位置，在高程系中表示地理要素高于或低于大地水准面的铅垂距离。 1.地球的形状 地球近似球体，其表面高低不平、极其复杂。 假想将静止的平均海水面延伸到大陆内部，可以形成一个连续不断的与地球比较接近的形体。把该形体视为地球的形体，其表面就称为大地水准面。 但是，由于地球内部物质分布不均匀和地面高低不平，使各处的重力方向发生局部变异，处处与重力方向垂直的大地水准面显然不可能是一个十分规则的表面。 为了便于测量成果计算，选用一个与大地体相近的、可以用数学方法表达的旋转椭球体来代替地球。旋转椭球体是由一个椭圆绕其短轴旋转而成的。 凡是与局部地区的大地水准面符合的最好的旋转椭球体，称为参考椭球。经过长期的观测、分析和计算，很多学者和机构算出了参考椭球体的长短半径的数值。 我国的1954年北京坐标系采用的是前苏联的克拉索夫斯基椭球元素；1980年西安坐标系则采用1975年IUCC第十六届大会推荐的数值。 2.坐标系 坐标系就是确定地面点或空间目标位置所采用的参考系。坐标系主要包括地理坐标系和平面坐标系。在大范围内，用球面坐标系的两个坐标表示地面点投影到椭球体表面上的位置，在小范围内，用平面直角坐标系中两个坐标表示地面点投影到水平面上的位置。 （1）地理坐标系 地理坐标也称为大地坐标。在大区域内或从整个地球范围内来考虑点的位置，常采用经度和纬度表示。经纬度的测定方法主要有两种方法，即天文测量和大地测量。 如图2.10所示，过P点的子午面与本初子午面所构成的二面角，叫做P点的大地经度，由本初子午线起算，向东为正，称东经（），向西为负，称西经（）。 P点的法线与赤道面的夹角，叫做P点的大地纬度。由赤道面起算，向北为正，称为北纬（），向南为负，称为南纬（）。 图2.10地球的经线和纬线图 地面上每一点都有一对地理坐标。知道了某一点的地理坐标，就可以确定该点在大地水准面上的投影位置。 我国目前常用的两个国家大地坐标系是1954北京坐标系和1980年国家大地坐标系。 1．1954坐标系