淺談GIS中幾種常用的座標系統與投影系統

對於座標系和座標系之間轉換的記錄是油生已久的想法,總的來說,座標系這個概念從畢業以後,參與的兩份工作中都離不開它。

           由於相關內容較多,重點按照鏈接在後面介紹中一一做記錄

座標系是用於表示地理要素、影像和觀測結果的參考系統。每個座標系通常有測量框架、測量單位、測量屬性等相關問題的定義。

首先給出名詞解釋:       


                                                                                                                                        

地理座標系統(Geographic Coordinate System):

是一種球面座標,地理座標系統是使用經緯度來定義球面或橢球面上點的位置的參照系統,是一種球面座標。最常見的位置參考座標系統就是以經緯度來量算的球面座標系統。地球座標系統不是地圖投影,只是對球體或橢球體的模仿。地理座標系統有經線和緯線組成,經緯度以地心與地表點之間的夾角來量算的,通常以度分秒(DMS)來度量。地理座標系統使用一個三維橢球體來定義地球上的位置,其經常被誤認爲是一個數據,但是數據僅僅是地理座標系統的一部分,地理座標系統包括角度單位、本初子午線和數據(數據是基於橢球體)。地理座標系統參數必須具備Spheroid和Datum兩個基本條件,系統纔算完整。

投影座標系統(Projection Coordinate System):

是平面座標,在球面座標上進行測量非常困難,所以地理數據通常都要投影到平面座標上。投影座標系統是定義在一個二維平面的座標系統,與地理座標系統不同的是,投影座標系統在二維平面上有着恆定的長度、角度和麪積,投影座標系統總是基於地理座標系統,而地理座標系統又是基於球體或橢球體。在投影座標系統中,以網格中心爲原點,使用x,y座標來定位,每個位置用兩個值確定(水平方向和垂直方向)                                                                               ---------------------來自百度

地圖投影

實際上是一種三維平面到二維平面的轉換方式,換句話說,地圖投影旨在建立地表點與投影表面之間的一一對應關係,地圖投影即可是表示整個地表,也可表示其中的一部分。地圖投影在早期是指將光源透過橢球體照射到二維平面上來實現這一過程、由於地球橢球體是不可展曲面,不可能用物理的方法將其展爲平面。所以用地圖投影方法。地圖投影,就是按照一定的數學法則,將地球橢球面上的經緯網轉換到平面上,使地面點的地理座標與地圖上相應點的平面直角座標或平面極座標間,建立一一對應的函數關係。                                                                                                                        ---------------------來自百度

參心座標系(reference-ellipsoid-centric coordinate system):

是以參考橢球的幾何中心爲原點的大地座標系。“參心”意指參考橢球的中心。

通常分爲:參心空間直角座標系(以x,y,z爲其座標元素)和參心大地座標系(以B,L,H爲其座標元素)。參心座標系是在參考橢球內建立的O-XYZ座標系。原點O爲參考橢球的幾何中心,X軸與赤道面和首子午面的交線重合,向東爲正。Z軸與旋轉橢球的短軸重合,向北爲正。Y軸與XZ平面垂直構成右手系。在測量中,爲了處理觀測成果和傳算地面控制網的座標,通常須選取一參考橢球面作爲基本參考面,選一參考點作爲大地測量的起算點(大地原點),利用大地原點的天文觀測量來確定參考橢球在地球內部的位置和方向。

參心大地座標的應用十分廣泛,它是經典大地測量的一種通用座標系。根據地圖投影理論,參心大地座標系可以通過高斯投影計算轉化爲平面直角座標系,爲地形測量和工程測量提供控制基礎。由於不同時期採用的地球橢球不同或其定。

北京54和西安80均爲參心座標系。

地心座標系(geocentric coordinate system):

 以地球的質心作爲坐 標原點的座標系稱之爲地心座標系,即要求橢球體的中心與地心重合。人造地球衛星繞地球運行時,軌道平面時時通過地球的質心,同樣對於遠程武器和各種宇宙飛行器的跟蹤觀測也是以地球的質心作爲座標系的原點,參考座標系已不能滿足精確推算軌道與跟蹤觀測的要求。因此建立精確的地心座標系對於衛星大地測量、全球性導航和地球動態研究等都具有重要意義。

大地座標系:

 大地座標系是大地測量中以參考橢球面爲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一個橢球、對橢球進行定位和確定大地起算數據。一個形狀、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,則標誌着大地座標系已經建立。

地理座標網(經緯網):

爲了製作和使用地圖的方便,高斯-克呂格投影的地圖上繪有兩種座標網:地理座標網和直角座標網。

在我國1:1萬-1:10萬地形圖上,經緯線只以圖廓的形式表現,經緯度數值註記在內圖廓的四角,在內外圖廓間,繪有黑白相間或僅用短線表示經差、緯差1’的分度帶,需要時將對應點相連接,就構成很密的經緯網。在1:20萬-1:100萬地形圖上,直接繪出經緯網,有時還繪有供加密經緯網的加密分割線。緯度註記在東西內外圖廓間,經度註記在南北內外圖廓間。

直角座標網(方里網):

 直角座標網是以每一投影帶的中央經線作爲縱軸(X軸),赤道作爲橫軸(Y軸)。縱座標以赤道我0起算,赤道以北爲正,以南爲負。我國位於北半球,縱座標都是正值。橫座標本應以中央經線爲0起算,以東爲正,以南爲負,但因座標值有正有負,不便於使用,所以又規定凡橫座標值均加500公里,即等於將縱座標軸向西移500公里。

 

然後給出介紹目錄:


一、WGS84座標系與WGS84 Web  Mercator

二、CGS2000座標系

三、北京54座標系與西安80座標系

四、GCJ02經緯度投影與GCJ02 Web 墨卡託投影

五、BD09 與BD09II

六、標稱投影座標系與經緯度轉換

七、WGS84 UTM

八、Lambert投影

九、Albers投影

十、三參數與七參數

持續更新中。。。。。。
 

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章