投影坐标系统介绍
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投影坐标系(Projected Coordinate Systems)投影坐标系使用基于X,Y值的坐标系统来描述地球上某个点所处的位置。
这个坐标系是从地球的近似椭球体投影得到的,它对应于某个地理坐标系。
投影坐标系由以下参数确定地理坐标系(由基准面确定,比如:北京54、西安80、WGS84)λ投影方法(比如高斯-克吕格、Lambert投影、Mercator投影)λ地理坐标系与投影坐标系的区别1、首先理解地理坐标系(Geographic coordinate system)Geographic coordinate system直译为地理坐标系统,是以经纬度为地图的存储单位的。
很明显,Geographic coordinate system是球面坐标系统。
我们要将地球上的数字化信息存放到球面坐标系统上,如何进行操作呢?地球是一个不规则的椭球,如何将数据信息以科学的方法存放到椭球上?这必然要求我们找到这样的一个椭球体。
这样的椭球体具有特点:可以量化计算的。
具有长半轴,短半轴,偏心率。
以下几行便是Krasovsky_1940椭球及其相应参数。
Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening(扁率): 298.300000000000010000然而有了这个椭球体以后还不够,还需要一个大地基准面将这个椭球定位。
在坐标系统描述中,可以看到有这么一行:Datum: D_Beijing_1954表示,大地基准面是D_Beijing_1954。
--------------------------------------------------------------------------------有了Spheroid和Datum两个基本条件,地理坐标系统便可以使用。
大地测量坐标系统分类引言大地测量是地球科学中的重要分支,它用于测量地球表面的形状、尺寸、位置以及其它相关参数。
在进行大地测量时,需要使用大地测量坐标系统来描述地球表面上各个点的位置。
本文将介绍大地测量坐标系统的分类和特点。
1. 地心坐标系统(Geocentric Coordinate System)地心坐标系统是最基本的大地测量坐标系统之一。
它以地球质心作为坐标原点,以地球自转轴为Z轴建立三维直角坐标系。
由于地心坐标系统以地球质心为原点,因此适用于描述地球整体的形状和位置。
这种坐标系统在全球导航卫星系统(GNSS)中被广泛使用。
2. 大地坐标系统(Geographic Coordinate System)大地坐标系统是将地球表面划分为无数个小区域,每个小区域有自己的坐标系。
它以地球表面上的某一参考点作为基准点建立坐标系,并采用经度和纬度作为坐标单位。
大地坐标系统适用于描述地球上任意点的位置,常用于地图制作和导航系统。
3. 投影坐标系统(Projected Coordinate System)投影坐标系统是将地球表面上的经纬度坐标投影到一个平面上的坐标系统。
由于地球是一个球体,将其投影到平面上必然会有形状和尺寸的变形。
不同的投影方式会导致不同的形变情况,因此投影坐标系统的选择应根据具体应用需求进行。
投影坐标系统广泛应用于地图制作、测量和GIS系统中。
3.1 圆柱投影(Cylindrical Projection)圆柱投影是一种将地球投影到一个圆柱体上的投影方式。
它有多种变体,如墨卡托投影、等距圆柱投影等。
圆柱投影保留了经纬度的形式,但在高纬度地区会出现较大的形变。
3.2 锥形投影(Conic Projection)锥形投影将地球表面投影到一个锥面上。
锥形投影可以根据需要调整锥的位置和大小,以减少形变。
锥形投影适用于纬度较小的地区。
3.3 平面投影(Planar Projection)平面投影将地球表面投影到一个平面上。
高斯直角坐标系高斯直角坐标系是一种用于地图制图的坐标系,也被称为高斯-克吕格投影坐标系。
它是一种平面直角坐标系,用于将地球表面上的点映射到平面上。
在这个坐标系中,地球表面被划分成了许多小区域,每个小区域都有一个唯一的投影中心。
下面将对高斯直角坐标系进行详细介绍。
一、高斯直角坐标系的定义高斯直角坐标系是指在地球表面上建立一个平面直角坐标系,使得该平面上任意一点(x,y)与其所对应的经纬度(B,L)之间存在着确定的函数关系。
二、高斯直角坐标系的原理在高斯直角坐标系中,我们假设地球是一个椭球体,并将其投影到一个平面上。
这个平面可以看作是椭球体的切平面,即与椭球体相切的平面。
我们选择以某个点为中心进行投影,并规定该点处的投影正北方向与地理正北方向重合。
然后根据柏松定理和拉普拉斯方程式来计算每个点在该投影中所对应的坐标。
三、高斯直角坐标系的特点1. 高精度:高斯直角坐标系是一种高精度的坐标系,可以用于制图、导航和测量等领域。
2. 局部性:由于每个小区域都有一个唯一的投影中心,因此该坐标系具有局部性。
在同一小区域内,可以使用相同的投影参数进行计算。
3. 正交性:高斯直角坐标系是一种正交坐标系,即x轴和y轴互相垂直。
这个特点使得计算更加简单。
4. 投影形式多样:高斯直角坐标系有多种投影形式,可以根据不同需求选择不同的投影方式。
四、高斯直角坐标系的应用1. 地图制图:高斯直角坐标系是地图制图中常用的坐标系之一。
它可以将地球表面上的点映射到平面上,便于绘制地图。
2. 导航定位:在导航定位中,可以使用高斯直角坐标系来表示位置信息。
例如,在GPS导航系统中,可以通过将GPS信号转换为高斯-克吕格投影来实现位置定位。
3. 测量应用:在测量应用中,高斯直角坐标系可以用于计算距离、面积等。
例如,在土地测量中,可以使用高斯直角坐标系来计算土地面积。
五、总结高斯直角坐标系是一种常用的地图制图坐标系,具有高精度、局部性、正交性和投影形式多样等特点。
地理坐标系与投影坐标系1、地理坐标系(Geographic coordinate system),Geographic coordinate system直译为地理坐标系统,是以经纬度为地图的存储单位的。
很明显,Geographic coordinate system是球面坐标系统。
我们要将地球上的数字化信息存放到球面坐标系统上,如何进行艹作呢?地球是一个不规则的椭球,如何将数据信息以科学的方法存放到椭球上?这必然要求我们找到这样的一个椭球体。
这样的椭球体具有特点:可以量化计算的。
具有长半轴,短半轴,偏心率。
以下几行便是Krasovsky_1940椭球及其相应参数。
Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening(扁率): 298.300000000000010000然而有了这个椭球体以后还不够,还需要一个大地基准面将这个椭球定位。
在坐标系统描述中,可以看到有这么一行:Datum: D_Beijing_1954表示,大地基准面是D_Beijing_1954。
--------------------------------------------------------------------------------有了Spheroid和Datum两个基本条件,地理坐标系统便可以使用。
完整参数:Alias:Abbreviation:Remarks:Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)Prime Meridian(起始经度): Greenwich (0.000000000000000000) Datum(大地基准面): D_Beijing_1954Spheroid(参考椭球体): Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening: 298.3000000000000100002、接下来便是Projection coordinate system(投影坐标系统),首先看看投影坐标系统中的一些参数。
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在地理空间坐标框架内,每个地理位置点均对应着独一无二的经度和纬度坐标对。
WGS-84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统,是一个地心地固坐标系统。
WGS-84坐标系统由美国国防部制图局建立,于1987年取代了当时GPS所采用的精度较低的WGS-72坐标系统而成为GPS的所使用的坐标系统。
采用椭球参数为:a= 6378137m,f =1/298.257223563。
WGS-72坐标系是美国国防部使用WGS-84之坐标系之前采用的坐标系统,也是一种地心地固坐标系统。
采用的基准面是Broadcast Ephemeris (NWL-100),采用椭球参数为:a = 6378135.0m f= 1/298.26。
在工程应用中使用GPS卫星定位系统采集到的数据是WGS-84坐标系数据,而工程图纸普遍使用的是以WGS-72全球大地坐标系为基础的坐标数据。
由于这两种坐标系统都是固心坐标系,所有坐标系具有固定的转换值,可通过相应的工程图纸查到转换七参数。
这里简单介绍一下WGS-84和参心坐标系(如WGS-54)的转换方法。
由于GPS的测量结果与参心坐标系数据差别较大,并且随区域不同,差别也不同。
因此必须将WGS-84坐标转换到参心坐标系。
目前比较严密的方法是采用七参数相似变换法,即X平移,Y平移,Z平移,X旋转,Y旋转,Z旋转,尺度变化K,这里的X、Y、Z指的是空间直角坐标,为转换过程的中间值。
要求得到七参数就需要在一个地区3个以上的已知点WGS-72坐标数据),然后分别求出它们相应投影的平面直角坐标,最后代入相似变换公式即可求出七参数。
这里需注意采用的投影方法不同,WGS-84和参心坐标系的转换参数也是不同的,即不同投影下的转换参数不能互用。
三、坐标系的变换同一坐标系统下坐标有多种不同的表现形式,一种形式实际上就是一种坐标系。
如空间直角坐标系(X,Y,Z)、大地坐标系(B,L)、平面直角坐标(x,y)等。
通过坐标系统的转换我们得到了WGS-72坐标系统下的空间直角坐标,我们还须在WGS-72坐标系统下再进行各种坐标系的变换,直至得到工程所需的WGS-72平面直角坐标。
地理坐标系与投影坐标系1、地理坐标系(Geographic coordinate system),Geographic coordinate system直译为地理坐标系统,是以经纬度为地图的存储单位的。
很明显,Geographic coordinate system是球面坐标系统。
我们要将地球上的数字化信息存放到球面坐标系统上,如何进行艹作呢?地球是一个不规则的椭球,如何将数据信息以科学的方法存放到椭球上?这必然要求我们找到这样的一个椭球体。
这样的椭球体具有特点:可以量化计算的。
具有长半轴,短半轴,偏心率。
以下几行便是Krasovsky_1940椭球及其相应参数。
Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening(扁率): 298.300000000000010000然而有了这个椭球体以后还不够,还需要一个大地基准面将这个椭球定位。
在坐标系统描述中,可以看到有这么一行:Datum: D_Beijing_1954表示,大地基准面是D_Beijing_1954。
--------------------------------------------------------------------------------有了Spheroid和Datum两个基本条件,地理坐标系统便可以使用。
完整参数:Alias:Abbreviation:Remarks:Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)Prime Meridian(起始经度): Greenwich (0.000000000000000000) Datum(大地基准面): D_Beijing_1954Spheroid(参考椭球体): Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening: 298.3000000000000100002、接下来便是Projection coordinate system(投影坐标系统),首先看看投影坐标系统中的一些参数。