地理座標系與投影座標系的區別

2021-08-24 20:59:49 字數 3892 閱讀 4847

平時開展gis開發、研究、應用工作,總會接觸到座標系,也會遇到座標轉換的問題,如地理座標系、投影座標系等。

地理座標系是球面座標,參考平面是橢球面,座標單位是經緯度;

投影座標系是平面座標系,參考平面是水平面,座標單位是公尺、千公尺等。

地理座標系轉換到投影座標系的過程理解為投影,即將不規則的地球曲面轉換為平面。

在當前的資訊化的技術條件下,直接使用地理座標系是不是更加真實準確,像谷歌地球;投影畢竟存在各種變形。

地理座標系的wkid介紹:

geographic coordinate systems

投影座標系的wkid介紹:

projected coordinate systems

epsg:european petroleum survey group,歐洲石油調查組織,

該組織負責專門維護地球上所有的測量座標系統,並且給每組座標系統都賦予了乙個編號和一組描述(wkt),

比如大家常用的wgs84座標系編號就是epsg:4326,再比如網際網路地圖(谷歌、高德等)常用的偽墨卡托投影編號就是epsg:3857。

可以理解成epsg給大家維護了無數把尺子,並且給每把尺子搞了個編號,還標明了這把尺子適合什麼條件下用。

2.1 地球的**逼近

2.1.1 大地水準面

地球的自然表面不是平整的,需要想辦法用數學公式描述地球表面,只能設想乙個近似的數學面。

大地水準面是地球表面的第一級逼近。假設當海水處於完全靜止的平衡狀態時,從海平面延伸到所有大陸下部,而與地球重力方向處處正交的乙個連續、閉合的曲面,這就是大地水準面。

地球橢球體是地球表面的第二級逼近。大地水準面可以近似成乙個規則成橢球體,但並不是完全規則,其形狀接近乙個扁率極小的橢圓繞短軸旋轉所形成的規則橢球體,這個橢球體稱為地球橢球體。

地球橢球體的基本引數:

長半軸(赤道半徑)    a

短半軸(極半徑) b

橢球體的扁率 à=(a-b)/a

第一偏心率 è=(a2-b2)/a2

第二偏心率 é=(a2-b2)/ b2

常見的橢球體的引數:

克拉索夫斯基橢球	   1975 grs橢球體	   wgs-84橢球體

a 6 378 245.000 m 6 378 140.000 m 6 378 137.000 m

b 6 356 863.019 m 6 356 755.288 m 6 356 752.314 m

à 1/298.3 1/298.257 1/298.257 224

è 0.006 693 422 0.006 694 385 0.006 694 380

é 0.006 738 525 0.006 739 502 0.006 739 497

大地基準面是地球表面的第三極逼近。

橢球體是對地球的抽象,不能與地球表面完全重合,在設定參考橢球體的時候必然會出現有的地方貼近的好(參考橢球體與地球表面位置接近),有地地方貼近的不好的問題,因此這裡還需要乙個大地基準面來控制參考橢球和地球的相對位置。有以下兩類基準面:

地心基準面:由衛星資料得到,使用地球的質心作為原點,使用最廣泛的是 wgs 1984。

區域基準面:特定區域內與地球表面吻合,大地原點是參考橢球與大地水準面相切的點,例如beijing-54、xian-80。稱謂的beijing-54、xian-80座標系實際上指的是我國的兩個大地基準面。

地心大地座標系:指經過定位與定向後,地球橢球的中心與地球質心重合。如cgcs2000、wgs84。

參心大地座標系:指經過定位與定向後,地球橢球的中心不與地球質心重合而是接近地球質心。區域性大地座標系是我國基本測圖和常規大地測量的基礎。如beijing-54、xian-80。

2.2 地理座標

地理座標,就是用經線(子午線)、緯線、經度、緯度表示地面點位的球面座標。

一般地理座標可分為三種,天文經緯度,大地經緯度,地心經緯度。通常地圖上使用的經緯度都為大地經緯度。

大地經度:參考橢球面上某點的大地子午面與本初子午面間的兩面角。向東為正,向西為負。

大地緯度 :參考橢球面上某點的法線與赤道平面的夾角。向北為正,向南為負。

只需要參考橢球體引數以及大地基準面就可以確定地理座標系。

下面是arcgis中對北京1954座標系的說明。——wkid:4214

主要就是以下幾個引數:        

prime meridian(起始經度)

datum(大地基準面): d_beijing_1954

spheroid(參考橢球體): krasovsky_1940 (克拉索夫斯基橢球體)

西安-80地理座標系。——wkid:4610

wgs-84地理座標系。——wkid:4326

在地球橢球面和平面之間建立點與點之間函式關係的數學方法,稱為地圖投影。

地球橢球表面是一種不可能展開的曲面,要把這樣乙個曲面表現到平面上,就會發生裂隙或褶皺。在投影面上,可運用經緯線的「拉伸」或「壓縮」(通過數學手段)來加以避免,以便形成一幅完整的地圖。地圖投影的變形通常有:長度變形、面積變形和角度變形。在實際應用中,根據使用地圖的目的,限定某種變形。

北京-54投影座標系。——wkid:2435

國家2000投影座標系。——wkid:4547

西安-80投影座標系。——wkid:2383

wgs-84投影座標系.。——wkid:3395

按變形性質分類:

等角投影:角度變形為零(mercator)

等積投影:面積變形為零(albers)

任意投影:長度、角度和面積都存在變形

其中,各種變形相互聯絡相互影響:等積與等角互斥,等積投影角度變形大,等角投影面積變形大。

從投影面型別劃分:

橫圓柱投影:投影面為橫圓柱

圓錐投影:投影面為圓錐

方位投影:投影面為平面

從投影面與地球位置關係劃分為:

正軸投影:投影面中心軸與地軸相互重合

斜軸投影:投影面中心軸與地軸斜向相交

橫軸投影:投影面中心軸與地軸相互垂直

相切投影:投影面與橢球體相切

相割投影:投影面與橢球體相割

參考文獻

地理座標系 投影座標系

1.基本概念 平時開展gis開發 研究 應用工作,總會接觸到座標系,也會遇到座標轉換的問題,如地理座標系 投影座標系等。地理座標系是球面座標,參考平面是橢球面,座標單位是經緯度 投影座標系是平面座標系,參考平面是水平面,座標單位是公尺 千公尺等。地理座標系轉換到投影座標系的過程理解為投影,即將不規則...

大地座標系 地理座標系 投影座標系

大地座標系 是大地測量中以參考橢球面為基準面建立起來的座標系。地面點的位置用 大地經度 大地緯度和大地高度 表示。大地座標系的確立包括選擇乙個橢球 對橢球進行定位和確定大地起算資料。乙個形狀 大小和定位 定向都已確定的地球橢球叫參考橢球。參考橢球一旦確定,則標誌著大地座標系已經建立。大地座標系是一種...

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