坐标系与地质制图

坐标系与地质制图王杰2011.11概要•一、坐标系的建立1.地图投影2.地球椭球体3.大地基准面•二、常用的投影类型1.兰伯特投影2.墨卡托投影3.高斯-克吕格投影4.UTM投影•三、标准图幅的坐标系统1.分带规则2.分幅规则•四、地图投影的选择一、坐标系的构成地图投影线性单位地理坐标系椭球体基准面投影坐标系分带投影坐标系常用软件中的坐标系地图投影类型椭球体、基准面ArcGISENVIMapGISArcGISMapGISENVIArcGISMapGIS坐标系中最重要的参数•地图投影(Projection)•椭球体(Ellipsoid/Spheroid)•大地基准面(Datum)为什么要作投影•1.目前介质多为平面，球面不可展平，曲线空间难描述ABA’B’•2.投影皆存变形，不存在普遍适用的投影，需要因地制宜。RobinsonProjection--16,930MilesObliqueMercatorProjection--10,473MilesMercatorProjection--31,216Miles1.地图投影：几何透视法几何透视法：用平面、圆柱面、圆锥面为承影面，将曲面转绘到平面上的方法。古代的直观方法，局限性很大。横轴切圆柱投影斜轴割圆柱投影•根据承影面的位置，形状及旋转轴分类伪圆锥投影伪圆柱投影圆柱投影数学解析法：按照一定的数学法则将曲面转绘到平面上的方法，即建立曲面坐标与平面坐标的函数关系。现代地图学多采用的方法。1.地图投影：数学解析法•地图投影的变形性质1.面积变形2.角度变形3.距离变形•根据变形性质的分类：等积投影等角投影等距投影•投影命名：例如正轴等角割圆锥投影2.椭球体和基准面旋转椭球体不规则椭球体真实地球球体地球椭球体(Ellipsoid)大地基准面(Datum)认识对地球形状的逐渐逼近天圆地方•椭球体是对正球体的修正1.是假想的，一个扁率极小的旋转椭球体2.是一个规则的数学表面，可用函数表达，仅与a、b、f相关。•基准面是对椭球面的修正1.是在大地水准面的基础上计算出来的，大地水准面是可测量的2.是对地球自然形状的逼近椭球面“基准面”2.椭球体和基准面注pcs：投影坐标系统；gcs：地理坐标系统注pcs：投影坐标系统；gcs：地理坐标系统Arcgis中投影坐标系有2901种常用基准面（Datum）1.Beijing_19542.Xian_19803.WGS84常用椭球体（Spheroid）：1.Krasovsky_19402.IAG_19753.WGS_1984概要•一、坐标系的建立1.地图投影2.地球椭球体3.大地基准面•二、常用的投影类型1.兰伯特投影2.墨卡托投影3.高斯-克吕格投影4.UTM投影•三、标准图幅的坐标系统1.分带规则2.分幅规则•四、地图投影的选择1.兰勃特投影(Lambert)•圆锥投影•将一个圆锥套在地球椭球上，经纬线网投影到圆锥面上，沿某经线将圆锥面切开并展成平面得到。•特点：1.经线为直线，纬线为同心圆2.无角度变形，形状逼真3.广泛用于我国小比例尺地图4.适用于中纬度地区2.墨卡托投影（Mercator)•正轴等角圆柱投影•假想一个与地轴方向一致的圆柱切或割于地球，按等角条件，将经纬网投影到圆柱面上，将圆柱面展为平面。•特点：1.经纬网为互相垂直的直线2.多用于航海、航空图3.局部形状精确3.高斯-克吕格投影(Gauss-Kruger)•横轴等角椭圆柱投影（故也称为横轴墨卡托）•使地球椭球体的某一经线与椭圆柱相切，然后按等角条件，将中央经线两侧各一定范围内的经纬线投影到椭圆柱面上，再将其展成平面而得。•特点：1.是等角横切椭圆柱投影2.中央经线和赤道投影后为互相垂直的直线，且为投影的对称轴2.投影具有等角性质3.中央经线投影后保持长度不变4.我国标准地（形）图采用4.通用横轴墨卡托投影（UTM）•类似于Gauss-Kruger投影•不同点：1.横轴等角割圆柱投影2.圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条纬线圈3.中央经线长度比例因子为0.99964.分带起点不同，第1带的中央经度为-177°（高斯为3°）概要•一、坐标系的建立1.地图投影2.地球椭球体3.大地基准面•二、常用的投影类型1.兰伯特投影2.墨卡托投影3.高斯-克吕格投影4.UTM投影•三、标准图幅的坐标系统1.分带规则2.分幅规则•四、地图投影的选择三、标准图幅的坐标系统分带分幅标准图幅“切块”1:100万图幅1.分带：高斯-克吕格投影分带规则•6°分带法：从本初子午线起，每6°为一带，全球共分为60个投影带，东经0°—6°为第一带，中央经线为3°，向东依此类推，投影带号为1—60。中国区域带号范围：13—23。•3°分带法：从东经1°30′起，每3°为一带，全球划分为120个投影带，东经1°30′—4°30′为第一带，中央经线为3°，向依此类推，投影带号为1—120。中国区域带号范围：25—45。•为避免坐标产生负值，将各带Y轴向西平移500km，即横轴坐标值都加500km，再在坐标值前再加上各带带号即为当地坐标值。以18带为例，原坐标值为243353.5m，西移后为743353.5，加带号通用坐标为18743353.5。6°分带法3°分带法•任意经度所在带号的计算•6度带：带号N=round[(L+3)/6]，即对(L+3)/6的值四舍五入取整数，L为当地经度；中央子午线L0=6×N-3。•3度带：带号N=round(L/3)，即对(L/3)的值四舍五入取整数，L为当地经度；中央子午线L0=3×N。•不在同一投影带的两幅图是不能直接拼合在一起的，必须要投影变换到同一带内，再作拼接。“切块”：百万分之一地图的划分•所有标准图幅地形图都是以1:100万地形图为基础划分出来的。•国际统一规定，纬度每4°为一列，自赤道向两极一次为A，B，C，…，V；经度没6°为一行，自180°起，自西向东依次为1，2，3，…，60。例如北京为J50。2.分幅：我国地(形)图的分幅方法J48J48C004004概要•一、坐标系的建立1.地图投影2.地球椭球体3.大地基准面•二、常用的投影类型1.兰伯特投影2.墨卡托投影3.高斯-克吕格投影4.UTM投影•三、标准图幅的坐标系统1.分带规则2.分幅规则•四、地图投影的选择四、地图投影的选择•地图投影选择，主要指中、小比例尺地图，不包括国家基本比例尺地形图和小范围制图。需考虑的因素有：•制图区域的范围：国家、洲际、全球、省市•形状和地理位置：横向、纵向、经纬度•制图比例尺：大、中、小比例尺•地图内容：气象、山文、地质、人文•地图的用途：是否涉及面积、长度、角度统计？•出版方式：纸质、数字栅格、GIS矢量•其他特殊要求：变形要求、版面尺寸各区域常用地图投影•【世界】多圆锥投影、圆柱投影、伪圆柱投影•【加拿大】大于1:50万，采用UTM（墨卡托投影）投影小于1:50万，采用Lambert（兰勃特）投影•【美国】大于1:50万，采用UTM小于1:50万，采用州平面坐标系统(高斯和兰伯特投影为主，局部用HOM投影)•【中国】大于1:50万，采用高斯投影小于1:50万，采用Lambert（兰勃特）投影行政区专题图，正轴等面积割圆锥投影中国全图，正轴等角割圆锥投影、斜轴等面积方位投影•【其它专题图】斜轴方位投影、割圆锥投影、爱凯特(Eckert)投影、摩尔威特(Mollweide)投影、(Robinson)伪圆柱投影正轴割圆锥投影斜轴方位投影586km=586000m区调中的地图参数问题X:六位,Y:七位X:九位,Y:十位X:五位,Y:六位参数比例25参考资料：马耀峰、胡文亮等，地图学原理，科学出版社，2008祝国瑞，地图学，武汉大学出版社，2004马永立著，地图学教程，南京大学出版社，1998艾自兴，龙毅，计算机地图制图，武汉大学出版社，2005南京师范大学，《地图学》国家精品课程，谢谢观看