第二章地球体与地图投影
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七年级地理知识点第二章地理学是以地球为研究对象的学科,是人类认识世界和改造世界的基础性学科之一。
地理学分为人文地理学和自然地理学两大类。
其中,人文地理学主要研究人类活动与自然环境相互联系的规律,而自然地理学则研究自然环境的分布和特征。
第二章:地球与地图地球是人类生存的基础,具有多种自然环境,包括陆地、海洋、大气层、水文圈等。
为了更好地研究和认识地球,人类发明了地图。
地图是地球表面缩小后的图形表示,可以反映地球上各种自然和人文环境的空间分布,为人类认识世界提供了重要的信息。
一、地球的基本特征地球是太阳系中唯一有生命存在的行星,具有以下的基本特征:1. 地球是一个球体,其平均半径为6371公里,有两极和一个赤道;2. 地球有自己的轨道,围绕太阳运转,需要365.24天;3. 地球的自转轴与公转轴有23.5度的倾角,导致了季节的变化;4. 地球有一个大气层,包括对地球有益的氧气、二氧化碳等气体。
二、地球的地图表示地球有很多不同的地图表示方式,包括球形地图和平面地图等。
其中,球形地图更符合地球真实的表面形状和大小,而平面地图则常用于地图的传输和制作。
常见的地图投影方式包括:1. 等角投影方式,如横轴等角、兰勃特等角、黄牛座等角等;2. 等积投影方式,如墨卡托投影、冯·诺依曼投影等;3. 等距投影方式,如柱状投影、等距圆锥投影等。
三、地图上的比例尺和坐标系地图上通常会标注比例尺和坐标系,以方便使用者理解地图的大小和位置。
比例尺是地图上距离与实际距离的比值,一般表示为1:N的形式。
坐标系则是地图上的定位系统,以经度和纬度来表示地球上任何一点的位置。
四、地球的经纬度和标准时区地球的经度线和纬度线的交点处即为地球上任何一点的坐标,以东经和北纬为正方向。
另外,为了方便地球上不同地区的时间对比,世界上被分为24个时区,每个时区宽度约为15度,被称为标准时区。
总结地球是人类生存的基础,通过地图可以更好地认识我们的地球。
高斯-克吕格投影与UTM投影高斯-克吕格(Gauss-Kruger)投影与UTM投影(Universal Transverse Mercator,通用横轴墨卡托投影)都是横轴墨卡托投影的变种,目前一些国外的软件或国外进口仪器的配套软件往往不支持高斯-克吕格投影,但支持UTM投影,因此常有把UTM投影当作高斯-克吕格投影的现象。
从投影几何方式看,高斯-克吕格投影是“等角横切圆柱投影”,投影后中央经线保持长度不变,即比例系数为1;UTM投影是“等角横轴割圆柱投影”,圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈,投影后两条割线上没有变形,中央经线上长度比0.9996。
从计算结果看,两者主要差别在比例因子上,高斯-克吕格投影中央经线上的比例系数为1, UTM投影为0.9996,高斯-克吕格投影与UTM投影可近似采用 X[UTM]=0.9996 * X[高斯],Y[UTM]=0.9996 * Y[高斯],进行坐标转换(注意:如坐标纵轴西移了500000米,转换时必须将Y 值减去500000乘上比例因子后再加500000)。
从分带方式看,两者的分带起点不同,高斯-克吕格投影自0度子午线起每隔经差6度自西向东分带,第1带的中央经度为3°;UTM投影自西经180°起每隔经差6度自西向东分带,第1带的中央经度为-177°,因此高斯-克吕格投影的第1带是UTM的第31带。
此外,两投影的东伪偏移都是500公里,高斯-克吕格投影北伪偏移为零,UTM北半球投影北伪偏移为零,南半球则为10000公里。
高斯-克吕格投影与UTM投影坐标系高斯- 克吕格投影与UTM投影是按分带方法各自进行投影,故各带坐标成独立系统。
以中央经线(L0)投影为纵轴X,赤道投影为横轴Y,两轴交点即为各带的坐标原点。
为了避免横坐标出现负值,高斯- 克吕格投影与UTM北半球投影中规定将坐标纵轴西移500公里当作起始轴,而UTM南半球投影除了将纵轴西移500公里外,横轴南移10000公里。
★地理坐标与地图投影要点地理坐标与地图投影第⼀节地球体⼀、地球体的基本特征地球是⼀个极半径略短、⾚道半径略长,北极略突出、南极略扁平,近于梨形的椭球体体。
地球重⼒场的原理说明,地球空间任⼀质点,都受到地球引⼒和由于⾃转产⽣离⼼⼒的影响,这两种⼒的作⽤形成合⼒,称为地球重⼒。
铅垂线的⽅向就是重⼒⽅向,但是由于地球的质量不均衡,铅垂线的⽅向既不平⾏也不指向地球质⼼。
和重⼒⽅向线相垂直的,形成了⽆数个曲⾯,每个曲⾯上重⼒位相等,我们把重⼒⾯相等的⾯称为重⼒等位⾯,即⽔准⾯。
⼆、我国主要采⽤的地理坐标1.1954年北京坐标系(Beijing Geodetic Coordinate System,l954)该坐标系是通过与原苏联1942年坐标系联测⽽建⽴的,其原点不在北京,⽽是在苏联普尔科沃。
该坐标系采⽤克拉索夫斯基椭球体(Krasovsky-1940)作为参考椭球体,⾼程系统采⽤正常⾼,以1956年黄海平均海⽔⾯为基准。
2.1980年西安坐标系其⼤地原点设在西安西北的永乐镇,简称西安原点。
椭球体体参数选⽤1975年国际⼤地测量与地球物理联合会第16届⼤会的推荐值。
简称IUGG-75地球椭球体参数或IAG-75地球椭球体。
2000年后的空间数据常采⽤该坐标系。
3.WGS84坐标系(WGS⼀84 Coordinate System)在GPS定位中,定位结果属于WGS-84(世界⼤地坐标系统,G873)坐标系。
该坐标系是使⽤了更⾼精度的VLBL、SLR等成果⽽建⽴的。
坐标系原点位于地球质⼼,Z轴指向BIH1984.0协议地极(CTP)。
⽤于GPS定位系统的空间数据采⽤该坐标系。
第⼆节地图投影⼀、地图投影的基本概念地图投影是实现球⾯向平⾯转换的⽅法。
地图投影的实质,是通过⼀定的数学法则使球⾯坐标与平⾯坐标(或极坐标)建⽴起⼀对⼀的函数关系。
地图投影必然产⽣变形。
长度变形是最主要的变形,它制约着⾓度变形和⾯积变形。
地球椭球体(Ellipsoid)、大地基准面(Datum)及地图投影(Projection)三者的基本概念地球椭球体(Ellipsoid)众所周知我们的地球表面是一个凸凹不平的表面,而对于地球测量而言,地表是一个无法用数学公式表达的曲面,这样的曲面不能作为测量和制图的基准面。
假想一个扁率极小的椭圆,绕大地球体短轴旋转所形成的规则椭球体称之为地球椭球体。
地球椭球体表面是一个规则的数学表面,可以用数学公式表达,所以在测量和制图中就用它替代地球的自然表面。
因此就有了地球椭球体的概念。
地球椭球体有长半径和短半径之分,长半径(a)即赤道半径,短半径(b)即极半径。
f=(a-b)/a为椭球体的扁率,表示椭球体的扁平程度。
由此可见,地球椭球体的形状和大小取决于a、b、f 。
因此,a、b、f被称为地球椭球体的三要素。
对地球椭球体而言,其围绕旋转的轴叫地轴。
地轴的北端称为地球的北极,南端称为南极;过地心与地轴垂直的平面与椭球面的交线是一个圆,这就是地球的赤道;过英国格林威治天文台旧址和地轴的平面与椭球面的交线称为本初子午线。
以地球的北极、南极、赤道和本初子午线等作为基本要素,即可构成地球椭球面的地理坐标系统(A geographic coordinate system (GCS) uses a threedimensional spherical surface to define locations on the earth.A GCS includes an angular unit of measure, a prime meridian,and a datum (based on a spheroid).)。
可以看出地理坐标系统是球面坐标系统,以经度/维度(通常以十进制度或度分秒(DMS)的形式)来表示地面点位的位置。
地理坐标系统以本初子午线为基准(向东,向西各分了1800)之东为东经其值为正,之西为西经其值为负;以赤道为基准(向南、向北各分了900)之北为北纬其值为正,之南为南纬其值为负。
地球的地图与地图投影地球上有各种各样的地理现象和人文景观,为了更好地理解和呈现地球上的各种信息,人们常常使用地图来描绘地球的形状、地理特征和分布情况。
然而,由于地球是一个近乎球形的体积,将其展示在平面地图上总会产生一定的变形和扭曲。
因此,地图投影成为解决这一问题的重要方法之一。
本文将就地球的地图以及地图投影进行探讨。
第一部分:地球的地图地球的地图是指以地球表面为基准,通过一定的尺度和投影方法将地球上的地理现象表达在平面上的一种图形。
常见的地图类型有三种:等面积地图、等角地图和等距地图。
等面积地图,也被称为等积地图或等积投影地图,是在投影过程中保持地球上各个区域的面积比例不变的地图。
这种地图适用于需要展示地区面积分布、资源分布等以面积为主要参考的情况。
等角地图,也被称为等角投影地图,是在投影过程中保持地球上所有地区的角度关系不变的地图。
这种地图适用于需要更准确地展示地球上各个地区的方向、距离等以角度为主要参考的情况。
等距地图,也被称为等距投影地图,是在投影过程中保持地球上任意两点之间的距离比例不变的地图。
这种地图适用于需要更准确地表示地球上各个地区之间的实际距离的情况。
第二部分:地图投影的原理与方法地图投影是将三维的地球表面映射到二维的平面上的过程。
由于将球体的表面展示在平面上必然会导致形状、方向、面积等的变形和扭曲,因此人们提出了不同的投影方法来解决这一问题。
常见的地图投影方法有:圆柱投影、圆锥投影和平面投影。
圆柱投影是通过将一个圆柱体放置在地球上,将地球的表面映射到圆柱体上,再将圆柱体展开为平面来得到地图。
这种投影方法在赤道附近的地区保持了很好的形状保真度,但随着纬度的增加,变形越来越大。
圆锥投影是通过将一个圆锥体放置在地球上,将地球的表面映射到圆锥体上,再将圆锥体展开为平面来得到地图。
这种投影方法在地球的中纬度地区保持了很好的形状保真度,但极地地区的变形较大。
平面投影是将地球的表面映射到一个平面上,可以选择任意一个点作为投影中心。
地球椭球体(Ellipsoid)、大地基准面(Datum)及地图投影(Projection)三者的基本概念地球椭球体(Ellipsoid)众所周知我们的地球表面是一个凸凹不平的表面,而对于地球测量而言,地表是一个无法用数学公式表达的曲面,这样的曲面不能作为测量和制图的基准面。
假想一个扁率极小的椭圆,绕大地球体短轴旋转所形成的规则椭球体称之为地球椭球体。
地球椭球体表面是一个规则的数学表面,可以用数学公式表达,所以在测量和制图中就用它替代地球的自然表面。
因此就有了地球椭球体的概念。
地球椭球体有长半径和短半径之分,长半径(a)即赤道半径,短半径(b)即极半径。
f=(a-b)/a为椭球体的扁率,表示椭球体的扁平程度。
由此可见,地球椭球体的形状和大小取决于a、b、f 。
因此,a、b、f被称为地球椭球体的三要素。
对地球椭球体而言,其围绕旋转的轴叫地轴。
地轴的北端称为地球的北极,南端称为南极;过地心与地轴垂直的平面与椭球面的交线是一个圆,这就是地球的赤道;过英国格林威治天文台旧址和地轴的平面与椭球面的交线称为本初子午线。
以地球的北极、南极、赤道和本初子午线等作为基本要素,即可构成地球椭球面的地理坐标系统(A geographic coordinate system (GCS) uses a three dimensional spherical surface to define locations on the earth. A GCS includes an angular unit of measure, a prime meridian,and a datum (based on a spheroid).)。
可以看出地理坐标系统是球面坐标系统,以经度/维度(通常以十进制度或度分秒(DMS)的形式)来表示地面点位的位置。
地理坐标系统以本初子午线为基准(向东,向西各分了1800)之东为东经其值为正,之西为西经其值为负;以赤道为基准(向南、向北各分了900)之北为北纬其值为正,之南为南纬其值为负。