地球橢球體(ellipsoid)、大地基準(zhǔn)面(datum)及地圖投影(projection)三者地基本概念

《地球橢球體(ellipsoid)、大地基準(zhǔn)面(datum)及地圖投影(projection)三者地基本概念》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案地球橢球體(Ellipsoid)、大地基準(zhǔn)面(Datum)及地圖投影(Projection)三者的基本概念地球橢球體(Ellipsoid)眾所周知我們的地球表面是一個(gè)凸凹不平的表面，而對(duì)于地球測(cè)量而言，地表是一個(gè)無(wú)法用數(shù)學(xué)公式表達(dá)的曲面，這樣的曲面不能作為測(cè)量和制圖的基準(zhǔn)面。假想一個(gè)扁率極小的橢圓，繞大地球體短軸旋轉(zhuǎn)所形成的規(guī)則橢球體稱(chēng)之為地球橢球體。地球橢球體表面是一個(gè)規(guī)則的數(shù)學(xué)表面，可以用數(shù)學(xué)公式表達(dá)，所以在測(cè)量和制圖中就用它替代地球的自然表面。因此就有了地球橢球體的概念。地球橢球體有長(zhǎng)半徑和短半徑之分，長(zhǎng)半徑(a)即赤道半徑，

2、短半徑(b)即極半徑。f=（a-b）/a為橢球體的扁率，表示橢球體的扁平程度。由此可見(jiàn)，地球橢球體的形狀和大小取決于a、b、f。因此，a、b、f被稱(chēng)為地球橢球體的三要素。對(duì)地球橢球體而言，其圍繞旋轉(zhuǎn)的軸叫地軸。地軸的北端稱(chēng)為地球的北極，南端稱(chēng)為南極；過(guò)地心與地軸垂直的平面與橢球面的交線是一個(gè)圓，這就是地球的赤道；過(guò)英國(guó)格林威治天文臺(tái)舊址和地軸的平面與橢球面的交線稱(chēng)為本初子午線。以地球的北極、南極、赤道和本初子午線等作為基本要素，即可構(gòu)成地球橢球面的地理坐標(biāo)系統(tǒng)(Ageographiccoordinatesystem(GCS)usesathree

3、dimensionalsphericalsurfacetodefinelocationsontheearth.AGCSincludesanangularunitofmeasure,aprimemeridian,andadatum(basedonaspheroid).)?？梢钥闯龅乩碜鴺?biāo)系統(tǒng)是球面坐標(biāo)系統(tǒng)，以經(jīng)度/維度（通常以十進(jìn)制度或度分秒(DMS)的形式）來(lái)表示地面點(diǎn)位的位置。地理坐標(biāo)系統(tǒng)以本初子午線為基準(zhǔn)（向東，向西各分了1800）之東為東經(jīng)其值為正，之西為西經(jīng)其值為負(fù)；以赤道為基準(zhǔn)（向南、向北各分了900）之北為北緯其值為正，之南為南緯其

4、值為負(fù)。文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案圖1地表任意位置的坐標(biāo)值?大地基準(zhǔn)面（Geodeticdatum）大地基準(zhǔn)面（Geodeticdatum），設(shè)計(jì)用為最密合部份或全部大地水準(zhǔn)面的數(shù)學(xué)模式。它由橢球體本身及橢球體和地表上一點(diǎn)視為原點(diǎn)間之關(guān)系來(lái)定義。此關(guān)系能以6個(gè)量來(lái)定義，通常（但非必然）是大地緯度、大地經(jīng)度、原點(diǎn)高度、原點(diǎn)垂線偏差之兩分量及原點(diǎn)至某點(diǎn)的大地方位角。大地基準(zhǔn)面即是一個(gè)經(jīng)過(guò)與地球定位定向之后的橢球面，是大地高的起算面，而高程基準(zhǔn)面是一個(gè)重力等位面（如大地水準(zhǔn)面），在我國(guó)高程基準(zhǔn)面是以似大地水準(zhǔn)面為起算面，所確定的高程為正常高，而大地基準(zhǔn)面是大地

5、高的起算面，大地高與正常高之差即為高程異常．讓我們先拋開(kāi)測(cè)繪學(xué)上這個(gè)晦澀難懂的概念，看看GIS系統(tǒng)中的基準(zhǔn)面是如何定義的，GIS中的基準(zhǔn)面通過(guò)當(dāng)?shù)鼗鶞?zhǔn)面向WGS1984的轉(zhuǎn)換7參數(shù)來(lái)定義，轉(zhuǎn)換通過(guò)相似變換方法實(shí)現(xiàn)，具體算法可參考科學(xué)出版社1999年出版的《城市地理信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化指南》第76至86頁(yè)。假設(shè)Xg、Yg、Zg表示W(wǎng)GS84地心坐標(biāo)系的三坐標(biāo)軸，Xt、Yt、Zt表示當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系的三坐標(biāo)軸，那么自定義基準(zhǔn)面的7參數(shù)分別為：三個(gè)平移參數(shù)ΔX、ΔY、ΔZ表示兩坐標(biāo)原點(diǎn)的平移值；三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)εx、εy、εz表示當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系旋轉(zhuǎn)至與地心坐標(biāo)系平行時(shí)，

6、分別繞Xt、Yt、Zt的旋轉(zhuǎn)角；最后是比例校正因子，用于調(diào)整橢球大小。那么現(xiàn)在讓我們把地球橢球體和基準(zhǔn)面結(jié)合起來(lái)看，在此我們把地球比做是“馬鈴薯”，表面凸凹不平，而地球橢球體就好比一個(gè)“鴨蛋”，那么按照我們前面的定義，基準(zhǔn)面就定義了怎樣拿這個(gè)“鴨蛋”去逼近“馬鈴薯”某一個(gè)區(qū)域的表面，X、Y、Z軸進(jìn)行一定的偏移，并各自旋轉(zhuǎn)一定的角度，大小不適當(dāng)?shù)臅r(shí)候就縮放一下“鴨蛋”，那么通過(guò)如上的處理必定可以達(dá)到很好的逼近地球某一區(qū)域的表面。因此，從這一點(diǎn)上也可以很好的理解，每個(gè)國(guó)家或地區(qū)均有各自的基準(zhǔn)面，我們通常稱(chēng)謂的北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系實(shí)際上指的

7、是我國(guó)的兩個(gè)大地基準(zhǔn)面。我國(guó)參照前蘇聯(lián)從1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)橢球體建立了我國(guó)的北京54坐標(biāo)系，1978年采用國(guó)際大地測(cè)量協(xié)會(huì)推薦的1975地球橢球體（IAG75）建立了我國(guó)新的大地坐標(biāo)系--西安80坐標(biāo)系，目前大地測(cè)量基本上仍以北京54坐標(biāo)系作為參照，北京54與西安80坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換可查閱國(guó)家測(cè)繪局公布的對(duì)照表。WGS1984基準(zhǔn)面采用WGS84橢球體，它是一地心坐標(biāo)系，即以地心作為橢球體中心，目前GPS測(cè)量數(shù)據(jù)多以WGS1984為基準(zhǔn)。克拉索夫斯基(Krassovsky)、1975地球橢球體（IAG75）、WG

8、S1984橢球體的參數(shù)可以參考常見(jiàn)的地球橢球體數(shù)據(jù)表。橢球體與基準(zhǔn)面之間的關(guān)系是一對(duì)多的關(guān)系，也就是基準(zhǔn)面是在橢球體基礎(chǔ)上建立的，但橢球體不能代表基準(zhǔn)