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《坐標(biāo)系統(tǒng)與地圖投影》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、如今我在什么地方?我不知道那是什么地方。我猜不著。到底這里是哪里?映入我眼簾的只是不知何處去的人蔓，行色匆匆地從我身邊走過(guò)去。村上春樹(shù)第四章空間參照系統(tǒng)和地圖投影導(dǎo)讀：正如上一章所描述的，一個(gè)要素要進(jìn)行定位，必須嵌入到一個(gè)空間參照系中，因?yàn)镚IS所描述是位于地球表面的信息，所以根據(jù)地球橢球體建立的地理坐標(biāo)（經(jīng)緯網(wǎng)）可以作為所有要素的參照系統(tǒng)。因?yàn)榈厍蚴且粋€(gè)不規(guī)則的球體，為了能夠?qū)⑵浔砻娴膬?nèi)容顯示在平面的顯示器或紙面上，必須進(jìn)行坐標(biāo)變換。本章講述了地球橢球體參數(shù)、常見(jiàn)的投影類型?？紤]到目前使用的1：100萬(wàn)以上地形圖都是采用高斯——克呂格投影，本章最后又對(duì)該種
2、投影類型和相關(guān)的地形圖分幅標(biāo)準(zhǔn)做了簡(jiǎn)單介紹。1．地球橢球體基本要素1．1地球橢球體1．1．1地球的形狀為了從數(shù)學(xué)上定義地球，必須建立一個(gè)地球表面的幾何模型。這個(gè)模型由地球的形狀決定的。它是一個(gè)較為接近地球形狀的幾何模型，即橢球體，是由一個(gè)橢圓繞著其短軸旋轉(zhuǎn)而成。地球自然表面是一個(gè)起伏不平、十分不規(guī)則的表面，有高山、丘陵和平原，又有江河湖海。地球表面約有71%的面積為海洋所占用，29%的面積是大陸與島嶼。陸地上最高點(diǎn)與海洋中最深處相差近20公里。這個(gè)高低不平的表面無(wú)法用數(shù)學(xué)公式表達(dá)，也無(wú)法進(jìn)行運(yùn)算。所以在量測(cè)與制圖時(shí)，必須找一個(gè)規(guī)則的曲面來(lái)代替地球的自然表面。
3、當(dāng)海洋靜止時(shí)，它的自由水面必定與該面上各點(diǎn)的重力方向（鉛垂線方向）成正交，我們把這個(gè)面叫做水準(zhǔn)面。但水準(zhǔn)面有無(wú)數(shù)多個(gè)，其中有一個(gè)與靜止的平均海水面相重合?？梢栽O(shè)想這個(gè)靜止的平均海水面穿過(guò)大陸和島嶼形成一個(gè)閉合的曲面，這就是大地水準(zhǔn)面（圖4-1）。圖4-1：大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面所包圍的形體，叫大地球體。由于地球體內(nèi)部質(zhì)量分布的不均勻，引起重力方向的變化，導(dǎo)致處處和重力方向成正交的大地水準(zhǔn)面成為一個(gè)不規(guī)則的，仍然是不能用數(shù)學(xué)表達(dá)的曲面。大地水準(zhǔn)面形狀雖然十分復(fù)雜，但從整體來(lái)看，起伏是微小的。它是一個(gè)很接近于繞自轉(zhuǎn)軸（短軸）旋轉(zhuǎn)的橢球體。所以在測(cè)量和制圖中就用旋轉(zhuǎn)
4、橢球來(lái)代替大地球體，這個(gè)旋轉(zhuǎn)球體通常稱地球橢球體，簡(jiǎn)稱橢球體。1．1．2地球的大小關(guān)于地球橢球體的大小，由于采用不同的資料推算，橢球體的元素值是不同的?，F(xiàn)將世界各國(guó)常用的地球橢球體的數(shù)據(jù)列表如下：表4-1：各種地球橢球體模型橢球體名稱年代長(zhǎng)半軸（米）短半軸（米）扁率白塞爾(Bessel)1841637739763560791：299.15克拉克(Clarke)1880637824963565151：293.5克拉克(Clarke)1866637820663565841：295.0海福特(Hayford)1910637838863569121：297克拉索夫斯
5、基1940637824563568631：298.3I．U．G．G1967637816063567751：298.25埃維爾斯特(Everest)1830637727663560751：300.81．1．3橢球體的半徑地球橢球體表面是一個(gè)規(guī)則的數(shù)學(xué)表面。橢球體的大小，通常用兩個(gè)半徑：長(zhǎng)半徑a和短半徑b，或由一個(gè)半徑和扁率來(lái)決定。扁率α表示橢球的扁平程度。扁率的計(jì)算公式為：α=（a-b）/a。這些地球橢球體的基本元素a、b、α等，由于推求它的年代、使用的方法以及測(cè)定的地區(qū)不同，其結(jié)果并不一致，故地球橢球體的參數(shù)值有很多種。中國(guó)在1952年以前采用海福特（Hay
6、ford）橢球體，從1953-1980年采用克拉索夫斯基橢球體。隨著人造地球衛(wèi)星的發(fā)射，有了更精密的測(cè)算地球形體的條件。1975年第16屆國(guó)際大地測(cè)量及地球物理聯(lián)合會(huì)上通過(guò)國(guó)際大地測(cè)量協(xié)會(huì)第一號(hào)決議中公布的地球橢球體，稱為GRS（1975），中國(guó)自1980年開(kāi)始采用GRS（1975）新參考橢球體系。由于地球橢球長(zhǎng)半徑與短半徑的差值很小，所以當(dāng)制作小比例尺地圖時(shí)，往往把它當(dāng)作球體看待，這個(gè)球體的半徑為6371公里。1．1．4高程地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的高程，稱為絕對(duì)高程。如圖2所示，P0P0'為大地水準(zhǔn)面，地面點(diǎn)A和B到P0P0'的垂直距離HA和HB為A、B兩點(diǎn)的
7、絕對(duì)高程。地面點(diǎn)到任一水準(zhǔn)面的高程，稱為相對(duì)高程。如圖2中，A、B兩點(diǎn)至任一水準(zhǔn)面P1P1'的垂直距離HA'和HB'為A、B兩點(diǎn)的相對(duì)高程。圖4-2：地面點(diǎn)的高程我國(guó)的大地控制網(wǎng)我國(guó)面積遼闊，在約960萬(wàn)平方公里的土地上進(jìn)行測(cè)圖工作，需要分成若干單元測(cè)區(qū)，而且測(cè)量的精度又要符合統(tǒng)一要求，為此，在全國(guó)范圍內(nèi)建立統(tǒng)一的大地控制網(wǎng)?？刂凭W(wǎng)分為平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。大地坐標(biāo)：在地面上建立一系列相連接的三角形，量取一段精確的距離作為起算邊，在這個(gè)邊的兩端點(diǎn)，采用天文觀測(cè)的方法確定其點(diǎn)位（經(jīng)度、緯度和方位角），用精密測(cè)角儀器測(cè)定各三角形的角值，根據(jù)起算邊的邊長(zhǎng)和點(diǎn)位，
8、就可以推算出其他各點(diǎn)的坐標(biāo)。這樣推算出的坐標(biāo)，稱為大
