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7.1、空间参考与地图投影—零基础入门教程

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【视频教程】
课程摘要

空间参考和地图投影是地理信息系统(GIS)中用于描述和处理地理数据的重要概念。空间参考是指用于描述地理数据在地球表面上的位置和空间关系的系统。地球是一个三维的球体,为了在计算机中存储和处理地理数据,需要将地球表面划分为一个二维的平面。空间参考系统定义了如何将地球表面上的位置映射到二维平面上的坐标系统。常见的空间参考系统包括经纬度坐标系统和投影坐标系统。经纬度坐标系统使用经度和纬度来表示地球表面上的位置,是一种球面坐标系统。投影坐标系统则使用投影方法将地球表面上的位置映射到平面上,是一种平面坐标系统。

【详细教程】

空间参考


1. 坐标系统

坐标系统是一个二维或三维的参照系,用于定位坐标点,通过坐标系统可以确定要素在地球上的位置。比较常用的坐标系统有两种:大地坐标系和投影坐标系。


2. 坐标域

坐标域是一个要素类中,X、Y、Z和M 坐标的允许取值范围。 一般来说,定位地理位置只需要X和Y坐标。可选的Z和M坐标用来存储高程值和里程值(高程值Z可用于3D分析,里程值M可用于线性参考等)。


大地坐标系


地球表面是一个高低不平、极其复杂的自然表面,要在这样一个复杂的曲面上用数学公式计算和处理测量与制图的各种数据是不可能的。但地球表面的高差与地球半径相比是极小 的。可以设想用一个尽可能与地球形状基本吻合的、以数学公式表达的表面作为地球的形状,以便在此基础上进行计算。这个用数学公式表达的、模拟地球形状的形体就是所谓的椭球体。


椭球体仅定义了地球形状,却没有描述与地球之间的位置关系。调整椭球体的位置,使之拟合地球表面,这种与地球相对定位的椭球体称为大地基准。


椭球体与地球表面定位后(即大地基准确定后),就可以划分经线和纬线,形成以经纬度为单位的大地坐标系。


投影坐标系


投影坐标系始终基于地理坐标系,而后者是基于球体或旋转椭球体的。大地坐标系是一 个不可展的曲面,以经纬度为单位。而地图是一个平面,且实际工作中经常需要对长度和面积进 行量算,所以需要将坐标系统由曲面转换为平面,并将坐标值单位由度转换为米等长度单位,这样的转换方法称为地图投影。投影后平面的、以米为单位的坐标系统称为投影坐标系统。


我国现行的大于1:50万比例尺的各种地形图都采用高斯-克吕格投影。高斯-克吕格投 影属于等角投影,没有角度变形。常用的1954北京坐标系和1980西安坐标系的投影坐标系

统采用的就是高斯-克吕格投影。

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