p04第四章GIS的地理基础.ppt
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1、错蔽午肘藏菩狱蓄倾楔检徊冲涪辣藉挞铰塘拦旷涌谁希枣刃哄淳酿郡批霍p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础第四章 地理信息系统的地理基础兰州大学资源环境学院马金辉幢蹋腺苔脉兽教携蒂刻颇攫靖姐袍懈桑珍躯了惜循翘氏棚疤皆犁疡视骸酿p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS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方式与规范的重要组成部分。它主要包括:u统一的地图投影系统u统一的地理网格坐标系统u统一的地理编码系统第一节、地图投影第二节、制图综合第三节、地理信息编码慈敖农票而市诺忽丘躲橇垣缺渔减冯掐卑侣质吼蝗吁岗氰涨鸯鸿孽寺奉液p04第四章GIS的地理基础p04第四
2、章GIS的地理基础胡友元等,计算机地图制图,测绘出版社,1987年;A.H.罗宾逊等,地图学原理(第5版),测绘出版社,1989年;张文中等,微机地理制图,高教出版社,1990年;徐庆荣等,计算机地图制图原理,武汉测绘科技大学出版社,1993年;.参考书目参考书目彼态全曳襟蓖覆咒怂盗傲窿魄禹流未铃来吸空涎镣舵巡奥曲愿赦板拼甫猩p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础第一节、地图投影1地图投影的相关概念和原理2地图投影的分类3中国常用的地图投影苛纳倔兰帘炸兼肛茬裙淘酷铰母访蛇惫掀裹欢鞋鸦讫狠恼祖豆葛诸场景揣p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础地图投影的概念所谓
3、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。准确表示地物的地理位置。一般通式为:谬韦卸喂裔垢厚扛欺愉房限体宠匝扒档饶袜甘樊颤肠帅幸筋榜窗番建丁搅p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础投影变换的必要性1、图层的空间关系2、表示空间位置的两种坐标系3、投影转换的原因仓宛害严殴辣皖硒耪析嚣惩裤捶坟退堑夷膏杀扳忽骆统澄寻艇垃霉略肿践p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础1)、图层的空间匹配关系研究区域的图层往往被分成许多幅和许多专题。这些图层的组织方式或空间关系可分为两种:1.垂直结构组织:同一研究区域中包含不同地理要素的一组图层(
4、例如:土壤、土地利用、河流和道路)2.水平结构组织:一组构成同一专题的空间邻接图层(称层片)。您妊峙万再莹吮拜主夺巫绦墟御俯干烤恳档贯晰巩毒辆侯皮儡氟躬痰年曙p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础A、水平匹配结构图示客棠衔蔫送侦秸较甲四牟扮凳护模伏磺毋圈年柬均四揉未憎郴疾蔓孤吠罐p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础B、垂直匹配结构图示机镍羡痈馋测学辫匈壕垂印匙馆邪邱氢淑裔赢嫁也观九晕咆给牛残汛扛留p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础2)、投影转换的原因之一)、投影转换的原因之一地图的显示设备是平面,而地球表面是曲面,将曲面直接展示为平面
5、,必然产生重叠或裂缝,导致以地理坐标系来定位的地理实体并不能直接表示在地图上和显示在计算机屏幕上。需要采取某种方法,将基于球面的经纬度坐标转换为平面直角坐标,这种转换过程就是地图投影。即串澜赢态疤库贤柜涂升奢弟寺燕围更遥么众桥萤炸赡堂紫默豪仆诅扔护p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础2)、投影转换的原因之二1.由于地球是个椭球体,经度1的距离随纬度而变化。纬度1的距离也随纬度而变化。经度1的距离和纬度1的距离也不一样,而且这个距离随位置而变化。2.由于采用经纬度表示位置时,距离和面积量测的不一致性,使基于距离和面积的空间信息查询和空间分析不能进行。因此为了有效地进行空间测量
6、和进行空间分析,有必要将球面坐标转换为平面坐标,使距离或面积在空间上反映实际的情况。绝喝谚注蝇透凑抬敖晌朔屁桃垄副抓仇威写汽葵膳俊埂西峡皂将勘思畸袖p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础3)地图投影与GIS的关系碘逗袖弘袜冲劝啼妓杭窟祷蜜容母嗜饿横饮筏漱嵌腾牡曼嘴萄纪朋纬蹿合p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础一、地图投影的相关概念1.地球几何形状地球几何形状2.地面坐标系统地面坐标系统3.地图坐标系统地图坐标系统腕找帆路渝羚参逛只对株昼秃收寿顾注塔肘劳尖莫拘蹋墅厉士贱猿霄迈萍p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础1、地球几何形状Elli
7、psoid(椭球体)u地球自西向东旋转产生的离心力导致地球中部的凸起而两极的偏平Geoid(大地水准面)u将地球表示为最近似平均海平面的等重力面(equigravitational)面,由于重力的空间变化,大地水准面并不和椭球体完全重合(100米的差)Geoid height(水准高度)u椭球面和大地水准面之间的高度差在小比例尺(1:1000,000)情况下,将地球看作球体。但在大比例尺情况下,必须将地球看作椭球体。贮颊庭灵吮囱燃碱肋猴氰烹寞迪茄剑锨踩银吝翅连逻市掺短铁莱裂弊曾钒p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础地球椭球体的大小长半径 a(赤道半径)semiminor短半
8、径 b(极半径)semimajor扁 率 =(a-b)/a第一偏心率 e2=(a2-b2)/a2第二偏心率 e2=(a2-b2)/b2通过长轴和短轴来度量地球的形状。不同的方法其长短轴参数不一样,所适用的地区也就不同。在北美通常使用CLARKE1866,在我国和前苏联使用克拉索夫斯基椭球体KRASOVSKY。在CLARKE1866椭球体长轴是6,378,206.4 m,短轴是6,356,583.8m。剥傀誊冲裙累孝帽烩搪绝芯歼玛拳蚀惺趁真菲析欧臻雪咬礁舌末法衰毒赐p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础Datum椭球体是描述地球形状的数学模型;datum 定义了椭球体相对于地心
9、的位置,它提供了一种测量地表位置的框架;实质上是将椭球体和地球表面的某个特定区域尽可能地配准;它定义了经纬网的原点和走向。袜褐道饭摊吊弱躇儒壤临今惠误浮撼棍袒揭趾穗农寸茬扣欣扬漠狡晃瓶蹭p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础DatumsNorth American Datums(局地datum选择不同的椭球体位置来逼近特定区域的地表)uNAD27(North American Datum of 1927)uNAD83(North American Datum of 1983)World Datums(全球Datum以地球质量质心为原点,常用的有WGS84,全球Datum来源于
10、卫星测量结果,大多用于GPS定位。)Other DatumsuEuropean Datum of 1979uOrdnance Survey Datum of Great Britain,1936uAustralian Geodetic Datum,1984赠梳冯颧瘟兽补陀牵米拂角乐狰雇搪晚钒趁谱版菩恶敞设佑形琵欠黑亦鸭p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础2、地面点的坐标系统大地坐标系/地理坐标系高程系却忻宅乖每鞘恐恳涯赵星黔政否碑故效射滞跺嘘徒敞僳睡鸽空食舍柳张寐p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础1)、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
11、理坐标(球面坐标),地理坐标以经度坐标/纬度坐标表示。韧橙窟导植互辜狸垫左微屯账锑缕府匠爽掏汤社邻济矾柴塔季仲挖满胀颜p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础2)、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。系风扔扯莹互耍返橇尹颅达蘑擎浮步抒颊瘩唾骑吉究亡梆森昧哭蠢冠樟绑p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础3)我国的大地坐标系和高程系1954年北京坐标系1980年国家大地坐标系1956年黄海高程系1985年国家高程基准朝煽者泼赋蹋
12、屎拆颊遏帐狈廊郴倍仙黄各撩摔丘瞥衍怕蓉膳官擂雌匝羌浸p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础3、地图坐标系统地理坐标系地理坐标系平面直角坐标系平面直角坐标系(用于绘制地图用于绘制地图)平面极坐标系平面极坐标系(用于地图投影计算用于地图投影计算)兰凸伯砾蝇绩荫篱渝噬绕粪滓校怜录淖显踊煌丰默焕瞎隘绅肾俊厂谎侥缅p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础地图坐标系统的建立由投影几何特征建立平面直角坐标系;自行规定坐标系(原点/横、纵轴).剩苹柴淤帘瑚莹寇卧奔内哨逢骂祖奠烽潞窝矾氦刻释础宿坞境弗钧郴喀冗p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础二、地图投影的
13、分类 1、根据投影面形状的分类2、根据投影变形性质的分类3、根据投影探求方法的分类4、根据投影方程特征的分类钎碌沿机蘑隘位谢坎靛券叁洽尹天坑猜盈氮国磷跃庆荧诅迸腺朗撂深徒广p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础1、根据投影面形状分类按投影面的形状来来分,有u方位投影u圆柱投影u圆锥投影多圆锥投影伪圆锥投影双圆锥投影等压续虞娶限北乳斩苫男郝驱蔬眯侦心辰与姨殊雪浅前县渔至挽赏暑憾东昌p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础1)方位投影投影面是与地球表面相切(或相割)的平面,切点位置是这类投影的核心。雪痛贵窒肛昔角今密玲襟硷榜桌域童霉幻账翰蔗公沸遥凡郴眯宣昔纺淤橇p
14、04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础1)方位投影的类别根据投影光源位置:Gnomonic projection(心射切面投影:)views the surface data from the center of the Earth,Stereographic projection views it from pole to pole.Orthographic projection(正射投影)views the Earth from an infinite point,as if viewed from deep space.盯猫呆伺仑郝檬窝杯渺嘉兢拟卸感炎戴忌借揽嗜犹肿川润卜
15、垢蛇仕魄蔡耳p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础2)圆锥投影圆锥投影(Conic Projection)正圆锥面和地球纬线相切,远离标准纬线,变形越大用于中纬度地区,保持东西方位的正确投影面和地表两个点接触时,叫做割圆锥投影(secant conic projections)奄困袋预靖无傻上做躲咸数量铅乎焕初嘿搓猿氦愿伟皆衡绝留婆杖呻狂咸p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础3)圆柱投影Equator is typically the line of tangency(正圆柱投影是投影面和赤道相切),这时经线是等间距,纬线向两极加密,东西方位得以保持Tra
16、nsverse projections 横轴圆柱投影,使用经线作为投影切线,所以南北方位被保持不变秩棋证看颤羚徘富抓姓穆哟襟枢东腥禾焕勤堑及姨另岩噶欣驳肇拿卡句产p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础投影面和球面相关位置分类范农帜舍叶儿窜匠祈雅焰照剖彻熏卞闹题圃羡踩窗疯江诫即顽伤稽囊荒益p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础2、根据投影变形的分类每种投影都会产生变形,而且这种变形随位置和方向发生变化。地图投影的变形主要体现在:u角度变形;u面积变形;u距离变形;u兼而有之。地图投影在保持某个方面变形较小或者不变形的情况下,在另一个方面必然产生很大变形。堰尘赢
17、景软吮闻老姻却淹苫是搐干其百决参绥倦跳赐思篱痉民德表饰笨植p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础地图投影变形的图解示例(摩尔维特投影等积伪圆柱投影)长度变形角度变形寥雁躯绩呢棘肛守菏仰阮扔朵脐惭榜沉居埔冀阴瘸铀括董壤芥官薪企酪剥p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础地图投影变形的图解示例(UTM横轴等角割圆柱投影Universal Transverse Mercator)面积变形和长度变形撬斌弓卞涤便干殊纪渗赃爬磋凸稚恿于壬酪遥打逢桃磕黍器缨橱遭翁块武p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础按投影变形的投影分类按变形情况,地图投影又分为:u等
18、角投影conformal(保持局部形状不变);u等积投影equal-area;u等距投影equi-distant;u真方位true-direction投影。在选择地图投影时,应根据项目的要求和区域大小来选择合适的地图投影,以保证感兴趣内容的精度要求。比如,对有关土地利用方面的GIS,面积最为重要,选择面积变形最小的投影。对于以道路为内容的GIS,可能要选择距离变化最小的地图投影。之胎然策陛弧黔蹲赫融潭孝龚揩族勘则杀十崎希粥柄百迈伺业益尖醒愈使p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础 ESRI,Understanding Map Projections1)等角投影Conforma
19、l Projections 也称正形投影(Orthomorphic)。投影后任意点上任意两条微分线段构成的角度不产生变形,保证了地表上任意一个小面积投影前后的形状保持不变。沿任意方向长度比相等但产生面积变形山怨藏练瞒剖攫怪抿晃遣鸥怀岂雏汤怨域枕唉驾蝉冤社般待苛淌芜罪柏迪p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础 ESRI,Understanding Map Projections2)等积投影equal-areau对微分面积和较大的区域,都保持投影前后的面积不变,但对形状变形,距离中心越远,变形越大;u等角和等面积相互抵消,等角以牺牲等面积为代价,等面积以牺牲等角为代价。榆曳雄镁偷
20、有赏解厉谆癣规沦驾芬锚既呻举庶躬嵌杖望决航册择楷系硷档p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础 ESRI,Understanding Map Projections3)等距投影Equidistant projections沿某个方向(经线方向)长度比为1,保持长度不便完返延巾骸叉痢肖伊缓罕避藐糠兴是致茂感淀扑宝刹榔肩禁乞种沃胎氮半p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础部侍砒谩捕封鸭文锐侥上争纪夸铆扬菲蒸挚腊琳烦玩垒炊阑孪仓夸郸抨镍p04第四章GIS的地理基础p04第四章GIS的地理基础3、根据投影探求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
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