第二章? 坐標(biāo)體系

GIS的一個(gè)基本原則是：要在一起使用的圖層必須在空間上相互匹配，否則會(huì)發(fā)生明顯錯(cuò)誤

地圖投影就是從一種坐標(biāo)系統(tǒng)過渡到另一種坐標(biāo)系統(tǒng)。投影的過程就是從地球表面轉(zhuǎn)換到平面，輸出結(jié)果是一個(gè)地圖投影，即可用于投影坐標(biāo)系統(tǒng)。

投影就是將數(shù)據(jù)集從地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)成投影坐標(biāo)，重新投影是從一種投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)成另一種投影坐標(biāo)。通常投影和重新投影是一個(gè)GIS項(xiàng)目的初始任務(wù)。

2.1地理坐標(biāo)系統(tǒng)

地理坐標(biāo)系統(tǒng)是地球表面空間要素的定位參考系統(tǒng)，是由經(jīng)度和緯度定義的，經(jīng)度和緯度都是用角度度量的。經(jīng)度是從本初子午線開始向東或向西度量角度（東經(jīng)和西經(jīng)），而緯度是從赤道平面向北或向南度量角度。

?本初子午線和赤道被看作地理坐標(biāo)系統(tǒng)的基線（baseline），經(jīng)度值相當(dāng)于x值，緯度值相當(dāng)于y值。GIS中通常輸入帶正號(hào)或負(fù)號(hào)的經(jīng)度和緯度值。經(jīng)度值以東半球?yàn)檎?#xff0c;西半球?yàn)樨?fù)，緯度值以北半球?yàn)檎?#xff0c;南半球?yàn)樨?fù)。經(jīng)緯度角度表示方式可以是度-分-秒（DMS）、十進(jìn)制表示的度數(shù)（DD）或者是弧度（rad）

2.1.1地球的近似表示

兩極稍扁，赤道略鼓的橢球體。長軸a，短軸b，參數(shù)扁率f=（a-b）/a。基于橢球體的地理坐標(biāo)稱為大地坐標(biāo)。

2.1.2.大地基準(zhǔn)

大地基準(zhǔn)是地球的一個(gè)數(shù)學(xué)模型，水平基準(zhǔn)用于計(jì)算地理坐標(biāo)、垂直基準(zhǔn)作為計(jì)算海拔高度的參照或基礎(chǔ)。本章先考慮水平基準(zhǔn)，大地水平基準(zhǔn)的定義包括大地原點(diǎn)的經(jīng)緯度、用于計(jì)算的橢球參數(shù)、橢球體和地球在原點(diǎn)的分離。

2.2 地圖投影

?? 地圖投影將從球形球體的地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到平面位置的地球表面到平面的轉(zhuǎn)換，這是一個(gè)會(huì)產(chǎn)生變形的轉(zhuǎn)換。

???????? 球面距離計(jì)算公式 cos(d)=sin(a)sin(b)+cos(a)cos(b)cos(c)

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2.2.1地圖投影的類型

??根據(jù)投影后所保留的性質(zhì)將地圖投影分為四類 正形投影、等面積投影、等距投影、等方位投影

2.2.2 地圖投影參數(shù)

?? 標(biāo)準(zhǔn)線：投影面與參考橢球的切線??標(biāo)準(zhǔn)緯線（標(biāo)準(zhǔn)線沿緯線方向）、標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)線（標(biāo)準(zhǔn)線沿經(jīng)線方向）

?? 比例尺：是一種普通的測(cè)量投影變形方法，它是指圖上（或球體）距離與相應(yīng)的實(shí)際距離之間的比值。?主比例尺 ??局部比例尺 ?比例系數(shù)

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2.3 常見的地圖投影

2.3.1 橫軸墨卡托投影:也叫高斯-克里格投影 ?是墨卡托投影的變形 墨卡托投影用的是標(biāo)準(zhǔn)緯線，但橫軸墨卡托投影用的是標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)線

2.3.2 蘭勃特正形圓錐投影：適用于東西延展大于南北延展的中緯度地區(qū)。

2.3.3 阿伯斯等積圓錐投影

2.3.4 等距圓錐投影

2.3.5 網(wǎng)絡(luò)墨卡托：Google地圖和微軟虛擬地球應(yīng)用的是網(wǎng)絡(luò)墨卡托，它是基于球體而不是橢球體的墨卡托投影，可以簡化計(jì)算，但是損失了精度。因此用戶再利用這種投影來做數(shù)據(jù)分析的時(shí)候必須考慮重投影。

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2.4 投影坐標(biāo)系統(tǒng)

???投影坐標(biāo)系統(tǒng)是基于地圖投影而建立的，投影坐標(biāo)系統(tǒng)和地圖投影可以交替使用。

2.4.1 通用橫軸墨卡托格網(wǎng)系統(tǒng)

2.4.2 通用極射坐標(biāo)系格網(wǎng)系統(tǒng)（UPS）

2.4.3 國家平面坐標(biāo)系統(tǒng)（SPC）

2.4.4 公用土地調(diào)查系統(tǒng)（PLSS）

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2.5 在GIS中運(yùn)用坐標(biāo)系統(tǒng)

2.5.1 投影文件：是一個(gè)文本文件，存儲(chǔ)了數(shù)據(jù)集所基于的坐標(biāo)系統(tǒng)的信息。包括地理坐標(biāo)系統(tǒng)、投影參數(shù)和線單位等信息

2.5.2 預(yù)定義坐標(biāo)系統(tǒng)

2.5.3 即時(shí)（on-the-fly）投影：可以根據(jù)不同的坐標(biāo)系統(tǒng)顯示其數(shù)據(jù)集，但是它不是真的改變數(shù)據(jù)集的坐標(biāo)系統(tǒng)，不能用來代替數(shù)據(jù)集的投影和重投影任務(wù)。

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重要概念和術(shù)語

方位投影（Azimuthalprojection）：保持特定方向上投影精度的一種地圖投影。它也用平面作為投影面的地圖投影。

中央線（Centrallines）：包括中央經(jīng)線和中央緯線，它們共同確定了地圖投影的中心或原點(diǎn)。

Clarke 1886 橢球體：一種大地測(cè)量橢球體，是1927年北美測(cè)量基準(zhǔn)面（NAD27）的基礎(chǔ)

正形投影（Conformalprojection）：保持局部狀況的一種地圖投影

圓錐投影（Conicprojection）：用圓錐作為投影面的一種地圖投影

圓柱投影（Cylindricalprojection）：用圓柱作為投影面的一種地圖投影

大地基準(zhǔn)（Datum）：用于計(jì)算一個(gè)地點(diǎn)的地理坐標(biāo)的基礎(chǔ)。基準(zhǔn)面由橢圓體派生而來

基準(zhǔn)面轉(zhuǎn)換（Datumshift）：從一個(gè)基準(zhǔn)面到另一個(gè)基準(zhǔn)面的變化。例如，從NAD27到NAD83，可以導(dǎo)致點(diǎn)位置的固定水平位移。

十進(jìn)制度數(shù)系統(tǒng)（DDsystem）：經(jīng)、緯度值的度量系統(tǒng)，如42.5°

度-分-秒系統(tǒng)（DMS system）：用經(jīng)度和緯度值如12°30′00″表示的度量系統(tǒng)。一度等于60分，一分等于60秒

地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)庫（GCDB）：美國內(nèi)政部土地管理局（BLM）開發(fā)的數(shù)據(jù)庫，包括PLSS中地塊四至界碑的經(jīng)、緯度值及其他描述信息

參考球體（Referenceglobe）：地球的簡化模型，在其基礎(chǔ)上構(gòu)建地圖投影

通用極射格網(wǎng)系統(tǒng)（UPSgrid system）：一個(gè)將極地地區(qū)分為一系列100000m^2方形的格網(wǎng)系統(tǒng)，與UTM格網(wǎng)系統(tǒng)類似

UTM格網(wǎng)系統(tǒng)（UTM grid system）：一個(gè)將84°N到80°S之間的地球表面分成60個(gè)分帶的坐標(biāo)系統(tǒng)，每個(gè)分帶又續(xù)分為南北兩半球。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的地理信息系统入门基础篇（二）---地图投影的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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