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1、第第3讲坐标系统讲坐标系统第1页，本讲稿共23页内容提要内容提要从从GIS坐标系统的特点着手坐标系统的特点着手坐标系统的分类坐标系统的分类-地理坐标系统地理坐标系统-投影坐标系统投影坐标系统示例：常用的地图投影示例：常用的地图投影ArcGIS及其投影方法及其投影方法第2页，本讲稿共23页坐标系统坐标系统地理数据的灵魂地理数据的灵魂坐标系统坐标系统-赋予地理实体、地理现象的空间坐标（空间参照系统）赋予地理实体、地理现象的空间坐标（空间参照系统）-如，建筑物如，建筑物地理实体地理实体-如，犯罪如，犯罪地理现象地理现象为啥要坐标系统？为啥要坐标系统？-不同数据源有序地存放，便于应用不同数据源有序地存
2、放，便于应用-如，遥感数据、航测数据、如，遥感数据、航测数据、GPS数据、历史地图等，存放在数据、历史地图等，存放在一起一起-类似大家坐火车，有座位号，便于管理类似大家坐火车，有座位号，便于管理第3页，本讲稿共23页坐标系统坐标系统地理数据的灵魂地理数据的灵魂坐标系统的分类，同测量坐标系统的分类，同测量-地理坐标系统地理坐标系统-投影坐标系统投影坐标系统-如，高斯如，高斯克吕格投影克吕格投影-自定义平面坐标系统自定义平面坐标系统-如：南京地方坐标系如：南京地方坐标系-高程参照系统高程参照系统-如，如，1985年黄海高程基准年黄海高程基准 第4页，本讲稿共23页地理坐标系统地理坐标系统英文名称英
3、文名称-Geographic coordinate system(GCS)定义定义-采用采用经度经度和和纬度纬度，表示地面点在参考椭球面上的投影位置，表示地面点在参考椭球面上的投影位置-点的球面位置点的球面位置-如，播报如，播报3.11日本地震源：北纬日本地震源：北纬38.1，东经，东经142.6优点优点-唯一标识，没有重复唯一标识，没有重复第5页，本讲稿共23页地理坐标系统地理坐标系统经度经度(Longitude)-从本初子午线开始，向东或向从本初子午线开始，向东或向西，度量角度西，度量角度-东经、西经东经、西经 0180纬度纬度(Latitude)-从赤道开始，向北或向南，度从赤道开始，向
4、北或向南，度量角度量角度-北纬、南纬北纬、南纬 090如，北京地理坐标如，北京地理坐标-北纬北纬395427-东经东经1162317第6页，本讲稿共23页地球的近似表示地球的近似表示椭球体椭球体(Spheroid)-与地球形状比较接近，以椭圆与地球形状比较接近，以椭圆短轴旋转而成，椭球短轴旋转而成，椭球-三个参数三个参数-长半轴长半轴-短半轴短半轴-扁率扁率扁率扁率长半轴长半轴短半轴短半轴第7页，本讲稿共23页大地基准大地基准(Datum)定义定义-用于计算椭球体表面坐标的数学模型用于计算椭球体表面坐标的数学模型需要三个参数需要三个参数-大地原点大地原点-椭球体及其参数椭球体及其参数-椭球与地
5、球在原点的分离椭球与地球在原点的分离第8页，本讲稿共23页我国常用的大地基准我国常用的大地基准4种大地坐标系种大地坐标系-1954北京坐标系北京坐标系-大地原点：大地原点：苏联普尔科沃苏联普尔科沃-椭球体：克拉索夫斯基椭球椭球体：克拉索夫斯基椭球-1980西安坐标系西安坐标系-大地原点：陕西省径阳县永乐镇大地原点：陕西省径阳县永乐镇-椭球体：椭球体：IAG 1975椭球，国际大地测量协会推荐参数椭球，国际大地测量协会推荐参数-2000国家大地坐标系国家大地坐标系-大地原点：地球的质量中心大地原点：地球的质量中心-椭球体：椭球体：2000参考椭球参考椭球-WGS 84坐标系坐标系GPS专用专用-
6、大地原点：地球质心大地原点：地球质心-椭球体：椭球体：WGS-84椭球，椭球，国际大地测量协会推荐参数国际大地测量协会推荐参数第9页，本讲稿共23页投影坐标系统投影坐标系统地图投影地图投影-从球形的地球表面到平面的转换过程从球形的地球表面到平面的转换过程-球面球面 平面平面重新投影重新投影-从一种投影坐标转成另一种投影坐标从一种投影坐标转成另一种投影坐标地图投影的好处地图投影的好处-增加地图输出的手段，用纸张或屏幕显示地图增加地图输出的手段，用纸张或屏幕显示地图-坐标计算更简便、直观坐标计算更简便、直观第10页，本讲稿共23页投影坐标系统投影坐标系统特点特点-线性单位线性单位-长度、角度、面积
7、是常数长度、角度、面积是常数-几何形状、面积和距离有变形的几何形状、面积和距离有变形的地图投影方法地图投影方法-保证几何形状保证几何形状-保证面积保证面积-保证距离保证距离X-Y+X+Y+X-Y-X+Y-XData usually hereY第11页，本讲稿共23页地图投影类型地图投影类型按照地图投影保留的性质，分为四类按照地图投影保留的性质，分为四类-等角投影（正形投影）等角投影（正形投影）-保持要素角度及其形状保持要素角度及其形状-如，测量图如，测量图-等积投影等积投影-保持要素面积保持要素面积-如，土地利用图如，土地利用图-等距投影等距投影-保持某些距离的比例尺不变保持某些距离的比例尺不
8、变-如，线路图等如，线路图等-等方位投影等方位投影-保持局部方位和某一点的切线保持局部方位和某一点的切线-如，海图、飞机航线图等如，海图、飞机航线图等第12页，本讲稿共23页地图投影确定地图投影确定需要考虑三方面需要考虑三方面-投影面投影面-圆锥圆锥-圆柱圆柱-平面平面-切割情况切割情况-相切相切-相隔相隔-投影方位投影方位-正轴正轴-横轴横轴-斜轴斜轴第13页，本讲稿共23页地图投影参数地图投影参数标准线标准线-投影面与参考椭球的切线投影面与参考椭球的切线-相切：相切：1条标准线条标准线-相隔：相隔：2条标准线条标准线-特点特点-标准线上无投影变形标准线上无投影变形-离标准线越远，投影变形越
9、大离标准线越远，投影变形越大标准纬线标准纬线-标准线沿纬线方向标准线沿纬线方向标准经线标准经线-标准线沿经线方向标准线沿经线方向第14页，本讲稿共23页地图投影参数地图投影参数主比例尺主比例尺-球体半径与地球半径的比值球体半径与地球半径的比值-度量在标准线上度量在标准线上-测量投影变形情况测量投影变形情况局部比例尺局部比例尺-除标准线外，度量测量投影变形除标准线外，度量测量投影变形比例系数比例系数-局部比例尺与主比例尺的比值局部比例尺与主比例尺的比值-标准线上，等于标准线上，等于1-标准线外，大于或小于标准线外，大于或小于1第15页，本讲稿共23页地图投影参数地图投影参数中心线中心线-定义地图
10、投影的中心或原点定义地图投影的中心或原点-两类两类-中央纬线中央纬线-中央经线中央经线坐标原点移动坐标原点移动-保持坐标值为正保持坐标值为正-两种方式两种方式-横坐标东移横坐标东移-纵坐标北移纵坐标北移第16页，本讲稿共23页常用的地图投影常用的地图投影尽管有数百种地图投影，但用于尽管有数百种地图投影，但用于GIS很少很少-GIS应用在较大区域内应用在较大区域内-必须保持相邻地图正确接边必须保持相邻地图正确接边-正形投影比较合适正形投影比较合适我国常用的我国常用的GIS投影种类投影种类-高斯高斯-克吕格投影克吕格投影-兰伯特等角圆锥投影兰伯特等角圆锥投影-阿伯斯等积圆锥投影阿伯斯等积圆锥投影第
11、17页，本讲稿共23页高斯高斯-克吕格投影（克吕格投影（Gauss-Kruger）特点特点-横轴切圆柱投影横轴切圆柱投影-投影后无角度变形投影后无角度变形-中央经线无长度变形中央经线无长度变形-同一条经线上同一条经线上-纬度越低，变形越大纬度越低，变形越大-同一条纬线上同一条纬线上-中央经线越远，变形越大中央经线越远，变形越大第18页，本讲稿共23页高斯高斯-克吕格投影（克吕格投影（Gauss-Kruger）1:2.5万万1:50万地形图万地形图-采用经差采用经差6分带投影分带投影-从从0开始，自西向东，每开始，自西向东，每6为一个投影带为一个投影带1:1万及更大比例尺地形图万及更大比例尺地形
12、图-采用经差采用经差3分带投影分带投影-从东经从东经130起，自西向东，梅起，自西向东，梅3为一个投影带为一个投影带适用范围适用范围-经差较小的地区经差较小的地区第19页，本讲稿共23页兰勃特投影（兰勃特投影（Lambert Conformal Conic）特点特点-等角圆锥投影等角圆锥投影-适用于中纬度地区适用于中纬度地区投影方式投影方式-切割方式切割方式-相切：一条标准线相切：一条标准线-相隔：二条标准线相隔：二条标准线适用范围适用范围-我国绝大多数省（区）我国绝大多数省（区）第20页，本讲稿共23页ArcGIS 投影定义投影定义三种方法三种方法1.按预定义坐标系统按预定义坐标系统-单击单
13、击Select按钮，打开按钮，打开Browse for Coordinate System对话框对话框-两种坐标系统：两种坐标系统：Geographic Coordinate Systems（地理坐标系），（地理坐标系），Projected Coordinate Systems（投影坐标系）。（投影坐标系）。选择适当的坐标系统，点击选择适当的坐标系统，点击Add按钮即可。按钮即可。第21页，本讲稿共23页ArcGIS 投影定义投影定义三种方法三种方法-2.按已有数据的投影按已有数据的投影-单击单击Import按钮，选择按钮，选择mtroads.shp，则可用该数，则可用该数据的投影信息来定义据的投影信息来定义stationsll.shp第22页，本讲稿共23页ArcGIS 投影定义投影定义三种方法三种方法3.按自定义方式按自定义方式-单击单击New按钮，新建坐标系统，按钮，新建坐标系统，同样可以新建地理坐标系统和同样可以新建地理坐标系统和投影坐标系统。投影坐标系统。-如果定义如果定义Geographic Coordinate Systems，则需要输入参数：参，则需要输入参数：参考椭球体、测量单位和起算经线考椭球体、测量单位和起算经线等等第23页，本讲稿共23页