《坐标系统与地图投影》
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2008-09-10
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空间参照系统和地图投影
空间参照系统和地图投影
空间参照系统和地图投影
空间参照系统和地图投影
导读： 正如上一章所描述的， 一个要素要进行定位， 必须嵌入到一个空间参照系中
，
因为 GIS 所描述是位于地球表面的信息，所以根据地球椭球体建立的地理坐标（ 经
纬网）可以作为所有要素的参照系统。因为地球是一个不规则的球体，为了能够将
其表面的内容显示在平面的显示器或纸面上，必须进行坐标变换。
本章讲述了地球椭球体参数、 常见的投影类型。 考虑到目前使用的 1
：
100 万以上 地
形图都是采用高斯 —— 克吕格投影，本章最后又对该种投影类型和相关的地形图分
幅标准做了简单介绍。
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．地球椭球体基本要素
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地球椭球体
地球椭球体
地球椭球体
地球椭球体
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地球的形状
为了从数学上定义地球， 必须建立一个地球表面的几何模型。 这个模型由地球的形状 决
定的。 它是一个较为接近地球形状的几何模型， 即椭球体， 是由一个椭圆绕着其短轴旋转 而
成。
地球自然表面是一个起伏不平、十分不规则的表面，有高山、 丘陵和平原，又有江河 湖
海。 地球表面约有 71% 的面积为海洋所占用， 29% 的面积是大陆与岛屿。 陆地上最高点与 海
洋中最深处相差近 20 公里。这个高低不平的表面无法用数学公式表达，也无法进行运算。
所以在量测与制图时， 必须找一个规则的曲面来代替地球的自然表面。 当海洋静止时， 它 的
自由水面必定与该面上各点的重力方向（铅垂线方向）成正交，我们把这个面叫做水准面。
但水准面有无数多个， 其中有一个与静止的平均海水面相重合。 可以设想这个静止的平均 海
水面穿过大陆和岛屿形成一个闭合 的曲面，这就是大地水准面（图 4-1
） 。
图 4-1 ：大地水准面
大地水准面所包围的形体， 叫大地球体。 由于地球体内部质量分布的不均匀， 引起重 力
方向的变化， 导致处处和重力方向成正交的大地水准面成为一个不规则的， 仍然是不能用 数
学表达的曲面。大地水准面形状虽然十分复杂， 但从整体来看，起伏是微小的。它是一个 很
接近于绕自转轴 （短轴） 旋转的椭球体。 所以在测量和制图中就用旋转椭球来代替大地球
体，
这个旋转球体通常称地球椭球体，简称椭球体。
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