地图学教程,辽宁师范大学城市与环境学院hfr_dlsina.com,2011,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,第 二 章 地球体与地图投影,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,第二章 地球体与地图投影,1 地球体 2 大地测量系统 3 地图投影 4 地图比例尺,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,1 地球体,第二章 地球体与地图投影,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,1 地球体,地球不是一个正球体，而是一个极半径略短、赤道半径略长，北极略突出、南极略扁平，近于梨形的椭球体。,1 地球体的基本特征,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,1 地球体,地球的自然表面,起伏不平: 高山 丘陵 平原 高原 盆地 和海洋,珠穆朗玛峰: 8844.43米 马利亚纳海沟: - 11034米,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,1 地球体,地球的物理表面,大地水准面,在众多的水准面中，有一个与静止的平均海水面相重合，并假想其穿过大陆、岛屿形成一个闭合曲面，这就是大地水准面。 它实际是一个起伏不平的重力等位面地球物理表面。,自由水面与该面上各点的重力方向（铅垂线）成正交，这个面叫水准面。,当海洋静止时,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,1 地球体,可使用仪器测得海拔高程（某点到大地水准面的高度）。,研究大地水准面的意义,1. 地球形体的一级逼近：,对地球形状的很好近似，其面上高出与面下缺少的部分质量相当。,2. 起伏波动在制图学中可忽略：,对大地测量和地球物理学有研究价值，但在制图业务中，均把地球当作正球体。,3. 重力等位面：,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,1 地球体,地球的数学表面,大地水准面所包围的形体称为大地体。,旋转椭球体,地球椭球体,一个规则的数学表面，所以人们视其为 地球体的数学表面 也是对地球形体的二级逼近，用于测量计算的基准面。,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,1 地球体,地球椭球体面,规则的数学表面,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,1 地球体,地球椭球体,长轴 a 赤道半径 短轴 b 极半径 扁率 f,椭球体 三要素,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,1 地球体,通过数学方法将地球椭球体摆到与大地水准面最贴近的位置上，并求出两者各点间的偏差,从数学上给出对地球形状的三级逼近。这个面称为三级逼近大地水准面也叫基准面。,参考椭球体,对地球形状 a，b，f 测定后，还必须确定大地水准面与椭球体面的相对关系。即确定与局部地区大地水准面符合最好的一个地球椭球体 参考椭球体，这项工作就是参考椭球体定位。,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,1 地球体,相对定位条件,椭球的中心与地球的重心吻合 椭球的旋转轴与地球的地轴重合 椭球的体积与大地球体的全积相等 椭球与大地球体的高差之平方和为最小,基本参数:,长半径 a,短半径 b,扁率 f,f = a b / a,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,1 地球体,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,1 地球体,地球的自然表面,水准面,大地水准面,地球椭球体表面,基准面,大地体,地球椭球体,参考椭球体,地球体的三级逼近,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,1 地球体,由于国际上在推求年代、方法及测定的地区不同，故地球椭球体的元素值有很多种。,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,1 地球体,equatorial circumference = 40 075.1km surface area = 510 064 500km2,WGS world geodetic system 84 ellipsoid:,a = 6 378 137.000m b = 6 356 752.314m,equatorial diameter = 12 756.3km polar diameter = 12 713.5km,f = 1/ 298.257224,GPS采用此系统,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,1 地球体,中国1952年前采用海福特（Hayford）椭球体,19531980年采用克拉索夫斯基椭球体 （坐标原点是前苏联玻尔可夫天文台）,陕西省泾阳县永乐镇北洪流村为 “1980西安坐标系” 大地坐标的起算点大地原点。,自1980年开始采用 ICA-1975（国际大地测量协会推荐）新参考椭球体系，并确定陕西泾阳县永乐镇北洪流村为“1980西安坐标系”大地坐标的起算点。,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,思考问题:,地球的自然表面 大地水准面 椭球体面是否完全重合?,水准面有无数多个 大地水准面只有一个这个说法是否正确,同一地面点上: 与大地水准面正交的铅垂线 与地球椭球体正交的法线 一般不重合,它们之间有一个垂线偏差角,A,B,C,1 地球体,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,地面点的确定,A,地面点的空间位置须由三个参数来确定，即该点在大地水准面上的投影位置（两个参数）和该点的高程。,1 地球体,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,1 地球体,确定地面上一个点的空间位置需要确定两点:,地面点在“地球面“上的投影位置 地理坐标 地面点到大地水准面上的垂直距离 高程,垂直投影 :,地球面,大地水准面,地球椭球体面,球面坐标系统,球面,当在球面上取一个非常小的范围时,曲面与平面相差无几,在数学上我们可以用误差来控制,这样曲面就变成了平面,那么过空间点向这个平面做垂线则垂线点的位置就是我们说的投影点的位置,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,2 地理坐标, 用经纬度表示地面点位的球面坐标系统, 天文经纬度 大地经纬度 地心经纬度,1 地球体,地图学教程,辽宁师范大学城环学院 GIS与资源环境专业 Email: hfr_dlsina.com,天文经纬度：表示地面点在大地水准面上的位置，用天文经度和天文纬度表示。,天文经度：观测点天顶子午面与格林尼治天顶子午面间的两面角。 在地球上定义为本初子午面与观测点之间的两面角L。,