大地水準(zhǔn)面、參考橢球體、基準(zhǔn)面、地圖投影之關(guān)系

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1、1地圖投影：大地水準(zhǔn)面：指平均海平面通過大陸延伸勾畫出的一個連續(xù)的封閉曲面。大地水準(zhǔn)面包圍的球體稱為大地球體。從大地水準(zhǔn)面起算的陸地高度，稱為絕對高度或海拔。地球橢球體（擬地球橢球體、似地球橢球體）：近似的代表地球大小和形狀的數(shù)學(xué)曲面，一般采用旋轉(zhuǎn)橢球。其大小和形狀常用長半徑a和扁率α表示。1980年中國國家大地坐標(biāo)系采用國際大地測量學(xué)與地球物理學(xué)聯(lián)合會第十六屆大會推薦的1975年橢球參考值：a=6378140，α=1∶298257。參考橢球體：形狀、大小一定，且經(jīng)過定位，定向的地球橢球體稱為參考橢球。是與某個區(qū)域如一個國家大地水準(zhǔn)面最為密

2、和的橢球面。參考橢球面是測量計算的基準(zhǔn)面，法線是測量計算的基準(zhǔn)線。我國的大地原點，即橢球定位做最佳擬合的參考點位于陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)。大地基準(zhǔn)面：用于盡可能與大地水準(zhǔn)面密合的一個橢球曲面，是人為確定的。橢球面和地球肯定不是完全貼合的，因而，即使用同一個橢球面，不同的地區(qū)由于關(guān)心的位置不同，需要最大限度的貼合自己的那一部分，因而大地基準(zhǔn)面就會不同。橢球體與大地基準(zhǔn)面之間的關(guān)系是一對多的關(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)面，同樣的橢球體能定義不同的基準(zhǔn)面，如前蘇聯(lián)的Pulkovo?1942、非洲索馬里的Afgooye

3、基準(zhǔn)面都采用了Krassovsky橢球體，但它們的大地基準(zhǔn)面顯然是不同的。每個國家或地區(qū)均有各自的基準(zhǔn)面，我們通常稱謂的北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系實際上指的是我國的兩個大地基準(zhǔn)面。我國參照前蘇聯(lián)從1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)橢球體建立了我國的北京54坐標(biāo)系，1978年采用國際大地測量協(xié)會推薦的1975地球橢球體（IAG75）建立了我國新的大地坐標(biāo)系--西安80坐標(biāo)系，目前大地測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)換可查閱國家測繪局公布的對照表。WGS1984基準(zhǔn)面采用WGS84橢球體

4、，它是一地心坐標(biāo)系，即以地心作為橢球體中心，目前GPS測量數(shù)據(jù)多以WGS1984為基準(zhǔn)。因此相對同一地理位置，不同的大地基準(zhǔn)面，它們的經(jīng)緯度坐標(biāo)是有差異的。地圖投影：將地球球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為平面坐標(biāo)的過程便是投影過程；投影所需要的必要條件是：第一、任何一種投影都必須基于一個橢球（地球橢球體）；第二、將球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)的過程（投影算法）。簡單的說投影坐標(biāo)系是地理坐標(biāo)系+投影過程。大地水準(zhǔn)面，地球橢球體，大地基準(zhǔn)面，地圖投影參考橢球體表面地理（大地）坐標(biāo)系地球上任意一點通常用經(jīng)度和緯度來決定。經(jīng)線和緯線是地球表面上兩組正交（相交為90度）的曲

5、線，這兩組正交的曲線構(gòu)成的坐標(biāo)，稱為地理坐標(biāo)系。（三）GIS中常用的地圖投影1.高斯--克呂格投影（Gauss-Kruger），橫軸等角切橢圓柱投影。又稱橫軸墨卡托投影（TM），我國基本比例尺地形圖1：5000，1:1萬，1:2.5萬，1:5萬，1：10萬，1:25萬，1:50萬都采用該投影。2.墨卡托投影(Ｍ，Mecator)：等角正切圓柱投影，航海圖3.通用墨卡托投影(UTM)：橫軸等角割圓柱投影，改進(jìn)的高斯投影4.蘭勃特投影(Lambert)：等角正軸割圓錐投影，1:100萬和省圖5.阿爾伯斯投影(Albers)：正軸等面積割圓錐投影

6、，省圖