计算机地图制图第2章.ppt

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1、计算机地图制图第二章2.1.1地图对地理空间的描述地图是世界的模型，它按照一定的比例和投影原则，有选择地将复杂的三维地理空间的某些内容投影到二维平面介质上，并用符号将这些内容要素表现出来。描述方法：地理空间模型地理坐标系平面直角坐标系高程系地图投影坐标网空间实体地理空间从不同的角度看“空间（Space）”物理学：三维的外延（上下、前后、左右）天文学：时空连续体系的一部分地理学：物质、能量、信息的存在形式在形态、结构、功能上的分布方式和格局及其在时间上的延续。地理空间的范围：上至大气电离层，下至地幔莫霍

2、面绝对地理空间：常用经纬度、平面直角坐标表示相对地理空间：依赖于与其他实体之间的空间关系1、地理空间模型地理空间的数学建构地球的自然表面：复杂、难于表达物理表面：大地水准面（重力等位面，由于地球内部质量不均而起伏不平）数学表面：椭球体模型数学模型1.1地球的形状和大小1．地球自然形体：是一个不规则的几何体，起伏不定，海洋面积约占地球表面的71%。高山陆地丘陵海洋不适合于数学模型大地体：大地水准面所包围的代表地球形状和大小的形体。大地水准面：是一个相对抽象的面，设想处于完全静止的平均海水面向陆地和岛屿延

3、伸所形成的闭合曲面。1.2大地水准面大地水准面与重力方向处处正交的一个的一个连续、闭合的水准面。由于大地水准面是一个不规则的曲面，不能用数学公式表述，因而需要寻找一个理想的几何体代表地球的形状和大小。该几何体必须满足两个条件：①形状接近地球自然形体；②可以用简单的数学公式表示。1.3参考椭球体及参考椭球面参考椭球体：一个非常接近大地体，并可用数学式表示几何形体，作为地球的参考形状和大小。它是一个椭圆绕其短轴（地球自转轴）旋转而形成的形体，故又称旋转椭球体。参考椭球面参考椭球体外表面，是球面坐标系的基准

4、面。椭球体的三要素：长半径（赤道半径）a短半径（极半径）b扁率f=(a-b)/a旋转椭球体有多种：不同测定者、不同计算年代、不同测定方法、不同测定地区，对椭球体的描述方法不同我国不同时期采用的椭球体：1953年以前：海福特椭球体1953年—1978年：克拉索夫斯基（Krasovsky）1978年以后：国际椭球旋转椭球体我国目前采用的参考椭球体的参数为：长半轴a=6378140m短半轴b=6356755.3m扁率α==测量学上，精度要求不高时，可把地球看作圆球，其平均半径R=6371km地球模型地球表面

5、大地水准面地球椭球体铅垂线水平面2.1地理坐标（球面坐标）纬度ψ、经度λ国家大地坐标系（1954年北京坐标系、1980年西安坐标系、2000国家大地坐标系）2.2平面直角坐标地图投影（球面到平面的转换；变形的必然存在；长度、角度、距离三种变形）高斯-克吕格投影（3度分带与6度分带）国家统一坐标（各带中央经线西移500km为纵轴，赤道为横轴）2.3高程系相对高程绝对高程高程系（1956年黄海高程系、1985国家高程基准）2地理空间坐标系2.1地理坐标以参考椭球面为基准面，以椭球面法线为基准线建立的坐标系

6、。地球表面任意一点的经度和纬度，称为该点的地理坐标，可表示为A(L,B)。如：北京东经116º28′北纬39º54′信阳东经114º06′北纬32º125′S纬线NO地轴：地球的自转轴(NS)，N为北极，S为南极。子午面：过地球某点与地轴所组成的平面。子午线：子午面与地球面的交线，又叫经线。起始子午面：通过英国格林尼治天文台的子午面NGS。纬线：垂直于地轴的平面与地球面的交线。赤道平面：垂直于地轴并通过地球中心的平面WME。赤道：赤道平面与地球面的交线。WE赤道赤道平面起始子午面起始子午线G椭球上的基

7、本概念大地经度：过P点的子午面NPS与首子午面NMS所构成的二面角叫做P点的大地经度，用L表示。大地纬度：过P点的法线Pn与赤道面的夹角叫做P点的大地纬度，用B表示。赤道平面OPM大地经度L大地纬度BnLB起始子午面（首子午面）SNL取值范围：东经0~180˚西经0~180˚B取值范围：北纬0~90˚南纬0~90˚地理坐标示意图我国大地原点位于陕省泾阳县永乐镇。东经118°55′25″北纬34°32′27″我国统一采用的坐标系为“1980年国家坐标系”。大地原点：全国统一坐标的起算点。（二）平面直角坐

8、标（笛卡尔坐标系）由于地理坐标是球面坐标，难以进行距离、方向、面积等参数的计算。在工程建设规划、设计、施工中，测量和计算十分不便。投影：将球面坐标按一定的数学法则归算到平面上。即X=F1（L，B）Y=F2（L，B）我国采用高斯平面直角坐标，小地区范围内也可采用独立平面直角坐标。平面直角坐标（三）高程系任意水准面大地水准面H´AHA铅垂线AH´BHBhAB高程：由高程基准面起算的地面点的高度，高程基准面是根据多年观察的平均海水面确定的。高程是地面点到平均海