目录

上一个主题

7. 地图投影及坐标转换

下一个主题

7.2. 投影坐标系


本教程由OSGeo中国中心维护

7.1. 地理坐标系

7.1.1. 世界大地测量系统

为了使用GIS,有必要学习在二维平面上绘制位置信息的规则, 其中,考虑到大地系统,投影方法,坐标系等是很重要的。因此,本章解释了这些概念。 如果使用纬度和经度,它可以在世界的任何地方表达, 与本地语言的地址符号不同,世界上每个人都可以理解。 基准系统(大地测量参考系统)是获得这种纬度和经度的标准, 大地测量系统和世界大地测量系统。

大地测量是为建立和维持测绘基准与测绘系统而进行的确定位置、 地球形状、重力场及其随时间和空间变化的测绘活动。 独特的大地测量系统已在世界各国使用,但自从进行了全球调查以来, 采用世界大地测量系统,这是一个适合全球的大地测量系统,它在逐渐扩大使用。 世界大地测量系统(World geodetic system,简称WGS)是指1960年以来, 由美国国防制图局(DMA)建立的四个世界大地测量系统(WGS60、WGS66、WGS72和WGS84)的统称。

地理坐标系:为球面坐标。 参考平面地是椭球面,坐标单位:经纬度;

地理坐标转换到投影坐标的过程可理解为投影。(投影:将不规则的地球曲面转换为平面);

地理坐标,就是用经线(子午线)、纬线、经度、纬度表示地面点位的球面坐标。

7.1.2. 地球的三级逼近

  1. 大地水准面

地球的自然表面有高山也有洼地,是崎岖不平的,我们要使用数学法则来描述他,就必须找到一个相对规则的数学面。

大地水准面是地球表面的第一级逼近。假设当海水处于完全静止的平衡状态时,从海平面延伸到所有大陆下部, 而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的曲面,这就是大地水准面,如 图 7.1

_images/img_1_xhy.png

图 7.1 大地水准面

  1. 地球椭球体

大地水准面可以近似成一个规则成椭球体,但并不是完全规则, 其形状接近一个扁率极小的椭圆绕短轴旋转所形成的规则椭球体,这个椭球体称为地球椭球体。 它是地球的第二级逼近,如 图 7.2

_images/img_2_xzj.png

图 7.2 大地水准面

  1. 大地基准面

确定了一个规则的椭球表面以后,我们会发现还有一个问题, 参考椭球体是对地球的抽象,因此其并不能去地球表面完全重合, 在设置参考椭球体的时候必然会出现有的地方贴近的好(参考椭球体与地球表面位置接近), 有的地方贴近的不好的问题,因此这里还需要一个大地基准面来控制参考椭球和地球的相对位置。 这是地球表面的第三级逼近。有以下两类基准面:

地心基准面:由卫星数据得到,使用地球的质心作为原点,使用最广泛的是 WGS 1984。

区域基准面:特定区域内与地球表面吻合,大地原点是参考椭球与大地水准面相切的点,例如Beijing54、Xian80。 我们通常称谓的Beijing54、Xian80坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。

我们通常说的参心大地坐标系和地心大地坐标系的区别就在于此。

参心大地坐标系:指经过定位与定向后,地球椭球的中心不与地球质心 重合而是接近地球质心。区域性大地坐标系。是我国基本测图和常规大地测量的基础。如Beijing54、Xian80。

地心大地坐标系:指经过定位与定向后,地球椭球的中心与地球质心重合。如CGCS2000、WGS84。

7.1.3. 地理坐标

地理坐标,就是用经线(子午线)、纬线、经度、纬度表示地面点位的球面坐标。

一般地理坐标可分为三种,天文经纬度,大地经纬度,地心经纬度。 通常地图上使用的经纬度都为大地经纬度,所以这里我介绍一下大地经纬度, 其他两种要想了解的话可以自行查找资料,其实区别不大,如 图 7.3

_images/img_3_xzh.png

图 7.3 大地经纬度

大地经度: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。东正西负。

大地纬度 :参考椭球面上某点的法线与赤道平面的夹角。北正南负。

大地高: 指某点沿法线方向到参考椭球面的距离。

下面是QGIS对北京1954坐标系的说明,如 图 7.4

_images/img_4_xpk.png

图 7.4 北京1954坐标系