第二章地理信息系统基础PPT课件
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地理信息系统(GIS)的基本概念和理论PPT课件
采集、存储、提取、转换和显示空间数据的一组有力
的工具”。俄罗斯学者也把GIS定义为“一种解决各种
复杂的地理相关问题，以及具有内部联系的工具集
合”。
2021
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2. 信息系统和地理信息系统
与地理信息系统相关的角色（人）
➢ 地图的使用者：他们需要从地图上查找感兴趣的东
西。
➢ 地图生产者：编辑各种专题或综合信息地图。
地理信息系统（GIS）概述
2021
1
结构组织
GIS的基本概念 GIS的发展及趋势 GIS的基本组成 GIS软件功能 GIS的相关学科 GIS与其他系统的区别
2021
2
GIS的基本概念
2021
3
1. 信息和地理信息
信息的定义：
是用文字、数字、符号、语言、图象、图形等介质来表 达事件、事物或现象等的内容、数量和特征，从而向人 们（或系统）提供的关于现实世界新的事实和知识。
2021
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2. 信息系统和地理信息系统
地理信息系统（GIS） 的定义：
是以采集、存储、 管理、分析和描述整个或 部分地球表面（包括大气 层在内）与空间和地理分 布有关的的数据的计算机 空间信息系统。
2021
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2. 信息系统和地理信息系统
对地理信息系统 的不同视点
GIS对于不同的部门和不同的应用目的，其定义也不尽
② 空间数据结构与数据管理的研究更 加深入；
③ GIS应用模型开发日趋加强；
④ GIS智能化；
⑤ GIS网络化；
⑥ 三维GIS的研究不断深入；
⑦ 宏观与微观应用进一步加强，并形 成新的产业；
2021
21
GIS的基本组成
2021
《地理信息系统教程》课件
感谢观看
汇报人：
地理信息系统的应用
城市规划：用于城市规划、交通规划等 自然资源管理：用于土地资源、水资源、森林资源等管理 环境监测：用于大气污染、水污染、土壤污染等监测 灾害预警：用于地震、洪水、台风等灾害预警和应急响应
02
地理信息系统的技 术基础
地理信息技术的发展历程
添加标题
1960年代：地理信息系统的萌芽阶段，主要应用于军事和资源管பைடு நூலகம்领域
04
地理信息系统应用 实例
城市规划中的应用
城市规划：利用GIS进行城 市规划设计，包括土地利用、 交通规划、环境保护等方面
城市交通：利用GIS进行城 市交通规划，包括道路网络、 公共交通、交通流量等方面
城市环境：利用GIS进行城 市环境规划，包括空气质量、 水质量、噪音污染等方面
城市安全：利用GIS进行 城市安全规划，包括消 防、防洪、防震等方面
地理信息系统的功能
数据采集： 收集、整理、 存储地理信 息数据
数据处理： 对地理信息 数据进行处 理、分析和 计算
数据可视化： 将地理信息 数据以图形、 图表等形式 展示
空间分析： 对地理信息 数据进行空 间分析，如 距离、方向、 面积等
地理决策支 持：为地理 决策提供支 持，如城市 规划、资源 管理、灾害 预警等
05
地理信息系统的发 展趋势与展望
地理信息系统的发展趋势
空间数据共享：实现不同部门、不同地 区的空间数据共享，提高数据利用率
智能化：利用人工智能、大数据等技 术，实现地理信息系统的智能化，提 高数据处理和分析能力
移动化：随着移动互联网的发展，地理 信息系统将更加注重移动化，方便用户 随时随地获取地理信息
应用领域： GRASS GIS广 泛应用于地理 科学研究、自 然资源管理、 城市规划等领
注册测绘师培训地理信息系统精讲PPT.
移动GIS v 狭义：运行于移动终端（如PDA）并具有桌面GIS功能的GIS
系统，是一种离线运行模式。 v 广义：是GIS、GPS、移动通信、互联网服务、多媒体技术
等的集成。
本章要点
1、GIS的基本概念 三、 活动小结：
3．油是易燃的，在高温下会燃烧，做菜时要防止油温过高而起火。万一锅中的油起火，千万不要惊慌失措，应该尽快用锅盖盖在锅上 ，并且将油锅迅速从炉火上移开或者熄灭炉火。
空间查询与分析
空间查询：图形的查询、属性查询、图形与属性交互查询、地址匹配等 空间分析：缓冲区分析、叠加分析、网络分析、空间插值、统计分析等。
是GIS最专业、最高级的功能
GIS的空间分析功能简介
v 缓冲区分析 根据数据库的点、线、面实体,自动建立其周围一定宽度范围的缓冲区 多边形,它是地理信息系统重要的和基本的空间分析功能之一.
第1章 地理信息系统基础
1.1 GIS的基本概念
的定义
地理信息系统是为特定的应用目标而建立的空间信息系统， 是 在计算机软件、硬件及网络支持下，对有关空间数据进行 预处理、输入、存储、查询检索、处理、分析、显示、更新和 提供应用的技术系统。
是以采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面（包 括大气层和人类生活涉及的地下环境在内）与空间和地理分布 有关的数据的空间信息系统。
从学科角度定义，GIS属于技术学科，主要涉及地理学、测量 学、制图学、摄影测量与遥感、计算机科学。特别是计算机制 图、数据库管理、遥感和地理学构成了GIS的理论和技术基础。
的构成
v 硬件系统——计算机、输入、存储、输出、网络 v 软件系——系统软件、GIS专业软件、数据库软件 v 地理信息数据——具有空间、属性和时间特性 v 系统开发、管理及应用人员——设计、开发到管理维护，应用
系统，是一种离线运行模式。 v 广义：是GIS、GPS、移动通信、互联网服务、多媒体技术
等的集成。
本章要点
1、GIS的基本概念 三、 活动小结：
3．油是易燃的，在高温下会燃烧，做菜时要防止油温过高而起火。万一锅中的油起火，千万不要惊慌失措，应该尽快用锅盖盖在锅上 ，并且将油锅迅速从炉火上移开或者熄灭炉火。
空间查询与分析
空间查询：图形的查询、属性查询、图形与属性交互查询、地址匹配等 空间分析：缓冲区分析、叠加分析、网络分析、空间插值、统计分析等。
是GIS最专业、最高级的功能
GIS的空间分析功能简介
v 缓冲区分析 根据数据库的点、线、面实体,自动建立其周围一定宽度范围的缓冲区 多边形,它是地理信息系统重要的和基本的空间分析功能之一.
第1章 地理信息系统基础
1.1 GIS的基本概念
的定义
地理信息系统是为特定的应用目标而建立的空间信息系统， 是 在计算机软件、硬件及网络支持下，对有关空间数据进行 预处理、输入、存储、查询检索、处理、分析、显示、更新和 提供应用的技术系统。
是以采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面（包 括大气层和人类生活涉及的地下环境在内）与空间和地理分布 有关的数据的空间信息系统。
从学科角度定义，GIS属于技术学科，主要涉及地理学、测量 学、制图学、摄影测量与遥感、计算机科学。特别是计算机制 图、数据库管理、遥感和地理学构成了GIS的理论和技术基础。
的构成
v 硬件系统——计算机、输入、存储、输出、网络 v 软件系——系统软件、GIS专业软件、数据库软件 v 地理信息数据——具有空间、属性和时间特性 v 系统开发、管理及应用人员——设计、开发到管理维护，应用
《GIS地理信息系统》课件
栅格数据结构
以像素为单位，通过行列号确定位置。
不规则三角网（TIN）
用于表示地形表面的连续变化，每个三角形代表一个地形单元。
GIS数据采集与处理
野外测量
通过GPS、全站仪等设备获取地理信息。
遥感影像处理
通过卫星、飞机等平台获取地理信息，并进 行辐射校正、几何校正等处理。
地图数字化
将纸质地图转化为数字格式。
3D GIS技术优势
相比传统的二维GIS，3D GIS技术能够更好地模拟和预测 地理空间变化，提高空间数据的可视化效果，增强用户体 验。
虚拟现实与GIS结合
01
虚拟现实与GIS结合概述
虚拟现实技术为GIS提供了更加真实、沉浸式的展示方式，使地理信息
更加生动、逼真地呈现在用户面前。
02
虚拟现实与GIS结合应用
GIS应用领域
自然资源管理
GIS用于土地资源、森林资源、 水资源等自然资源的调查、规 划和管理。
城市规划
GIS为城市规划师提供强大的分 析和可视化工具，支持城市规 划和管理。
环境监测
GIS用于环境监测和评估，支持 环境保护和可持续发展。
公共安全
GIS在应急管理、灾害预警和防 控等方面发挥重要作用，提高 公共安全水平。
环境保护与监测
环境监测
GIS技术可以用于环境监测中，通过对环境数据的采集、分析和可视化，帮助环保部门更好地了解环境状况，制 定更为有效的环境保护措施。
污染治理
GIS技术可以用于污染治理中，例如对水体、空气、土壤等污染源的监测和治理。通过精准定位和数据分析，提 高污染治理的效率和效果。
灾害预警与应急响应
城市规划与管理
城市规划
GIS技术可以用于城市规划中，通过 地理空间数据的分析和可视化，帮助 规划师更好地理解城市空间结构和土 地利用情况，制定更为合理的城市规 划方案。
以像素为单位，通过行列号确定位置。
不规则三角网（TIN）
用于表示地形表面的连续变化，每个三角形代表一个地形单元。
GIS数据采集与处理
野外测量
通过GPS、全站仪等设备获取地理信息。
遥感影像处理
通过卫星、飞机等平台获取地理信息，并进 行辐射校正、几何校正等处理。
地图数字化
将纸质地图转化为数字格式。
3D GIS技术优势
相比传统的二维GIS，3D GIS技术能够更好地模拟和预测 地理空间变化，提高空间数据的可视化效果，增强用户体 验。
虚拟现实与GIS结合
01
虚拟现实与GIS结合概述
虚拟现实技术为GIS提供了更加真实、沉浸式的展示方式，使地理信息
更加生动、逼真地呈现在用户面前。
02
虚拟现实与GIS结合应用
GIS应用领域
自然资源管理
GIS用于土地资源、森林资源、 水资源等自然资源的调查、规 划和管理。
城市规划
GIS为城市规划师提供强大的分 析和可视化工具，支持城市规 划和管理。
环境监测
GIS用于环境监测和评估，支持 环境保护和可持续发展。
公共安全
GIS在应急管理、灾害预警和防 控等方面发挥重要作用，提高 公共安全水平。
环境保护与监测
环境监测
GIS技术可以用于环境监测中，通过对环境数据的采集、分析和可视化，帮助环保部门更好地了解环境状况，制 定更为有效的环境保护措施。
污染治理
GIS技术可以用于污染治理中，例如对水体、空气、土壤等污染源的监测和治理。通过精准定位和数据分析，提 高污染治理的效率和效果。
灾害预警与应急响应
城市规划与管理
城市规划
GIS技术可以用于城市规划中，通过 地理空间数据的分析和可视化，帮助 规划师更好地理解城市空间结构和土 地利用情况，制定更为合理的城市规 划方案。
地理信息系统 ppt课件
–3）Goodchild把GIS定义为“采集、存贮、管理、 分析和显示有关地理现象信息的综合系统”。
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–4）Burrough认为“GIS是属于从现实世界中采集、 存储、提取、转换和显示空间数据的一组有力的 工具”。
–5）俄罗斯学者也把GIS定义为“一种解决各
种复杂的地理相关问题，以及具有内部联系
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• （三）信息与数据的关系
–信息来源于数据（Data）。
–数据是一种未经加工的原始资料，数字、文字、 符号、图像都是数据。
–数据是客观对象的表示，而信息则是数据内涵 的意义，是数据的内容和解释。
• 例如，从实地或社会调查数据中可获取到各种专门 信息；从测量数据中可以抽取出地面目标或物体的 形状、大小和位置等信息；从遥感图像数据中可以 提取出各种地物的图形大小和专题信息。
3）时间特征：指实体随时间而发生的相关变化的信息（属性 数据或空间数据的变化）。
4）数据量大：地理信息既有空间特征，又有属性特征，另外 地理信息还随着时间的变化而变化，具有时间特征，因此 其数据量很大。尤其是随着全球对地观测计划不断发展， 每天都可以获得上万亿兆的关于地球资源、环境特征的数 据。
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第九章：GIS发展热点
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Chap.1 绪论 现实世界 获取
如何为一公
园选择合理 位置？
依山傍水； 交通方便，
较安静；空
例
要求
气清新……
子
地形信息
+
水系信息
+
道路信息
+
植被信息等
条件1
方案1 条件2
处理、分析
空间分 析
《地理信息系统》课件
发展阶段
20世纪70年代，GIS开始广泛应用于资源调查和环境 监测等领域。
成熟阶段
20世纪80年代至今，GIS技术不断成熟，应用领域不 断扩大，成为多学科交叉的重要领域。
02
GIS的组成与功能
GIS的硬件设备
计算机主机
用于处理GIS数据和执行GIS应用程序。
输入设备
如鼠标、键盘、触摸屏等，用于输入数据和 指令。
显示器
显示GIS地图和相关信息给用户。
输出设备
如打印机、绘图仪等，用于输出地图和报告 。
GIS的软件系统
GIS软件
用于创建、编辑、分析和显示地理信息。
数据库软件
用于存储、管理和查询地理数据。
办公软件
用于编辑和展示GIS相关的文档和报告。
编程软件
用于开发GIS应用程序和插件。
GIS的数据
地图数据
包括地形图、交通图、水系图等基础 地图数据。
原型化
快速构建GIS的原型，通过迭代方式完善系 统功能。
模块化
将GIS划分为多个模块，独立进行设计和开 发。
敏捷开发
采用敏捷开发方法，快速响应需求变化，提 高开发效率。
GIS的开发流程与工具
1 2
开发流程
需求分析、设计、编码、测试、部署、维护
需求分析
深入了解用户需求，明确系统的功能和性能要求 。
3
可扩展性
确保系统能够适应未来需求的变化和发展。
GIS的设计原则与方法
易用性
提供直观的用户界面和操作 方式，降低用户的学习成本 。
数据安全性
采取有效的数据加密和备份 措施，确保数据的安全与完 整性。
设计方法
面向对象、原型化、模块化 、敏捷开发
20世纪70年代，GIS开始广泛应用于资源调查和环境 监测等领域。
成熟阶段
20世纪80年代至今，GIS技术不断成熟，应用领域不 断扩大，成为多学科交叉的重要领域。
02
GIS的组成与功能
GIS的硬件设备
计算机主机
用于处理GIS数据和执行GIS应用程序。
输入设备
如鼠标、键盘、触摸屏等，用于输入数据和 指令。
显示器
显示GIS地图和相关信息给用户。
输出设备
如打印机、绘图仪等，用于输出地图和报告 。
GIS的软件系统
GIS软件
用于创建、编辑、分析和显示地理信息。
数据库软件
用于存储、管理和查询地理数据。
办公软件
用于编辑和展示GIS相关的文档和报告。
编程软件
用于开发GIS应用程序和插件。
GIS的数据
地图数据
包括地形图、交通图、水系图等基础 地图数据。
原型化
快速构建GIS的原型，通过迭代方式完善系 统功能。
模块化
将GIS划分为多个模块，独立进行设计和开 发。
敏捷开发
采用敏捷开发方法，快速响应需求变化，提 高开发效率。
GIS的开发流程与工具
1 2
开发流程
需求分析、设计、编码、测试、部署、维护
需求分析
深入了解用户需求，明确系统的功能和性能要求 。
3
可扩展性
确保系统能够适应未来需求的变化和发展。
GIS的设计原则与方法
易用性
提供直观的用户界面和操作 方式，降低用户的学习成本 。
数据安全性
采取有效的数据加密和备份 措施，确保数据的安全与完 整性。
设计方法
面向对象、原型化、模块化 、敏捷开发
地理信息系统课件
交通规划
结合GIS数据和交通流量信息，进行城市交通网络 的规划，提高道路通行能力和公共交通效率。
公共设施规划
基于GIS的居民点分布和需求预测，合理规划学校 、医院、公园等公共设施的位置和规模。
环境保护
生态保护
通过GIS分析生态敏感区和生态廊 道，制定针对性的保护措施，防 止生态破坏和环境污染。
污染源监测
人员伤亡和经济损失。
交通管理
交通流量管理
利用GIS技术对交通流量进行实时监测和分析，优化交通流分配， 缓解交通拥堵。
交通安全监管
基于GIS的交通安全监管系统，提高道路交通安全水平，减少交通化公共交通线路和班次，提高公共交通服务水平，方便 市民出行。
CHAPTER 04
提供数据质量评估和校验的方法，以确保数据的准确性和可靠性。
GIS地图制作与发布
地图符号化
介绍不同类型的地图符号及其应用场景，如点、线、面等符号。
地图编辑与制作
提供地图编辑和制作的技巧和方法，如添加图层、调整样式、添 加标注等。
地图发布与共享
说明如何将制作好的地图发布到GIS平台或与其他用户共享。
CHAPTER 06
推动地理科学研究
GIS为地理科学研究提供 了强大的工具，有助于深 入探索地理现象和规律。
GIS的历史与发展
起源
20世纪60年代，GIS的雏形开始出现 ，主要用于地图制作和土地资源调查 。
发展
未来趋势
随着大数据、云计算等技术的融合， GIS将朝着智能化、网络化、集成化 方向发展，为人类生产生活提供更加 全面和高效的服务。
03
空间数据库技术采用关系数据库管理系统，通过扩展其功能来支持空 间数据的存储和查询。
04
结合GIS数据和交通流量信息，进行城市交通网络 的规划，提高道路通行能力和公共交通效率。
公共设施规划
基于GIS的居民点分布和需求预测，合理规划学校 、医院、公园等公共设施的位置和规模。
环境保护
生态保护
通过GIS分析生态敏感区和生态廊 道，制定针对性的保护措施，防 止生态破坏和环境污染。
污染源监测
人员伤亡和经济损失。
交通管理
交通流量管理
利用GIS技术对交通流量进行实时监测和分析，优化交通流分配， 缓解交通拥堵。
交通安全监管
基于GIS的交通安全监管系统，提高道路交通安全水平，减少交通化公共交通线路和班次，提高公共交通服务水平，方便 市民出行。
CHAPTER 04
提供数据质量评估和校验的方法，以确保数据的准确性和可靠性。
GIS地图制作与发布
地图符号化
介绍不同类型的地图符号及其应用场景，如点、线、面等符号。
地图编辑与制作
提供地图编辑和制作的技巧和方法，如添加图层、调整样式、添 加标注等。
地图发布与共享
说明如何将制作好的地图发布到GIS平台或与其他用户共享。
CHAPTER 06
推动地理科学研究
GIS为地理科学研究提供 了强大的工具，有助于深 入探索地理现象和规律。
GIS的历史与发展
起源
20世纪60年代，GIS的雏形开始出现 ，主要用于地图制作和土地资源调查 。
发展
未来趋势
随着大数据、云计算等技术的融合， GIS将朝着智能化、网络化、集成化 方向发展，为人类生产生活提供更加 全面和高效的服务。
03
空间数据库技术采用关系数据库管理系统，通过扩展其功能来支持空 间数据的存储和查询。
04
地理信息系统介绍ppt课件
地理信息系统介绍
内容
一、地理信息系统的基础知识 二、网络地理信息系统的基础知识 三、遥感,卫星定位系统的基础知识 四、地理信息系统的应用 五、地理信息系统在公安领域的应用 六、地理信息系统的前沿技术趋势
2
一、地理信息系统的基础知识
3
一、地理信息系统的基础知识
1.地理信息系统的基本概念 地理信息、地理信息系统 2.地理信息系统的常见形式 3.地理信息系统的主要功能
主要道路 高速公路 次要道路
道路图层
10
1.地理信息系统的基本概念:地图
地图（map）：多个图层组成地图。
地图按内容分类 可分为普通地图和专题地图。 专题地图是在普通地图的基础上，突出表示一种或多种自然或社会经济现 象的地图。如地貌图、雨量分布图等
11
1.地理信息系统的基本概念:比例尺
地图上的比例尺，表示图上距离比实地距离缩小的程度，因此也叫缩尺。 用公式表示为：比例尺=图上距离/实地距离。比例尺通常有三种表示方法。 （1）数字式，用数字的比例式或分数式表示比例尺的大小。例如地图上1厘米 代表实地距离500千米，可写成：1∶50 000 000，或写成1/50 000 000，或写成： 五千万分之一。 （2）线段式，在地图上画一条线段，并注明地图上1厘米所代表的实地距离。 （3）文字式，在地图上用文字直接写出地图上1厘米代表实地距离多少千米， 如图上1厘米相当于地面距离10千米。 三种表示方法可以互换。 根据地图上的比例尺，可以量算图上两地之间的实地距离；根据两地的实地距 离和比例尺，可计算两地的图上距离；根据两地的图上距离和实地距离，可以 计算比例尺。
? 地图按比例尺分类 可分大、中、小三大类
? ? ?
大 中 小比 比 比例例例尺尺尺指指指比比比例 例 例尺 尺 尺大 在 小于 于1：等 等5于 于00011： ：到221：万002的0万的地的地图地图图
内容
一、地理信息系统的基础知识 二、网络地理信息系统的基础知识 三、遥感,卫星定位系统的基础知识 四、地理信息系统的应用 五、地理信息系统在公安领域的应用 六、地理信息系统的前沿技术趋势
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一、地理信息系统的基础知识
3
一、地理信息系统的基础知识
1.地理信息系统的基本概念 地理信息、地理信息系统 2.地理信息系统的常见形式 3.地理信息系统的主要功能
主要道路 高速公路 次要道路
道路图层
10
1.地理信息系统的基本概念:地图
地图（map）：多个图层组成地图。
地图按内容分类 可分为普通地图和专题地图。 专题地图是在普通地图的基础上，突出表示一种或多种自然或社会经济现 象的地图。如地貌图、雨量分布图等
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1.地理信息系统的基本概念:比例尺
地图上的比例尺，表示图上距离比实地距离缩小的程度，因此也叫缩尺。 用公式表示为：比例尺=图上距离/实地距离。比例尺通常有三种表示方法。 （1）数字式，用数字的比例式或分数式表示比例尺的大小。例如地图上1厘米 代表实地距离500千米，可写成：1∶50 000 000，或写成1/50 000 000，或写成： 五千万分之一。 （2）线段式，在地图上画一条线段，并注明地图上1厘米所代表的实地距离。 （3）文字式，在地图上用文字直接写出地图上1厘米代表实地距离多少千米， 如图上1厘米相当于地面距离10千米。 三种表示方法可以互换。 根据地图上的比例尺，可以量算图上两地之间的实地距离；根据两地的实地距 离和比例尺，可计算两地的图上距离；根据两地的图上距离和实地距离，可以 计算比例尺。
? 地图按比例尺分类 可分大、中、小三大类
? ? ?
大 中 小比 比 比例例例尺尺尺指指指比比比例 例 例尺 尺 尺大 在 小于 于1：等 等5于 于00011： ：到221：万002的0万的地的地图地图图
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地方独立平面直角坐标系 ….. 地理空间坐标分类表
球面坐标系的类型 （1）天球坐标系
基准子午面
（2）大地坐标系
参心大地坐标系
参心大地坐标系是建立在一定的大地基准上的用于 表达地球表面空间位置及其相对关系的数学参照系。 大地地理坐标也简称大地坐标。空间一点的大地坐 标用大地经度λ、大地纬度φ和大地高度H表示。
这里所说的大地基准是指能够最佳拟合地球形状 的地球椭球的参数及椭球定位和定向。
椭球定位是指确定椭球中心的位置。 椭球定向是指确定椭球旋转轴的方向，不论是局部定位 还是地心定位，都应满足两个平行条件:
①椭球短轴平行于地球自转轴； ②大地起始子午面平行于天文起始子午面
椭球体与基准面之间的关系是一对多的关系，也就是基 准面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准 面，同样的椭球体能定义不同的基准面，如前苏联的 Pulkovo 1942、非洲索马里的Afgooye基准面都采用了 Krassovsky椭球体，但它们的基准面显然是不同的。
常见地球椭球体的主要参数一览表
Year Ellipsoid Semimajor Flattening f
Use
Axis a (m)
1984 WGS84
6378137.00
1980 GRS80
6378137.00
1975 IUGG
6378140.00
1940 Krasovsky 6378245.00
地心大地坐标系
地球椭球的中心与地球质心（质量中心） 重合，椭球的短轴与地球自转轴重合。地 心大地经度L，是过地面点的椭球子午面 与格林尼治天文台子午面的夹角；地心大 地纬度B，是过点的椭球法线（与参考椭 球面正交的直线）和椭球赤道面的夹角； 大地高H，是地面点沿椭球法线到地球椭 球面的距离。
3) 新1954北京坐标系
要正确区分的两个概念
• 具有确定参数(长半径a和扁率α)，经过局部定位 和定向，同某一地区大地水准面最佳拟合的地球 椭球，叫做参考椭球。
• 一般意义上基准面与参考椭球体是同一个概念。 • 除了满足地心定位和双平行条件外，在确定椭球
参数时能使它在全球范围内与大地体最密合的地
球椭球，叫做总地球椭球。理论上，总地球椭 球应该只有一个。
将1980国家大地坐标系的空间直角坐标经过 三个平移参数平移变换至克拉索夫斯基椭球中 心，椭球参数保持与1954年北京坐标系相同。
2000国家大地坐标系—new!
根据《中华人民共和国测绘法》，经国务院批准，我
国自2008年7月1日起，启用2000国家大地坐标系。
2000国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体
我国的大地坐标系（参心、地心）
体现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中
心。2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数如下：
长半轴
a＝6378137m
扁率
f＝1/298.257222101
地心引力常数 GM＝3.986004418×1014m3s-2
自转角速度 ω＝7.292l15×10-5rad s-1
China Geodetic Coordinate System 2000，缩写为CGCS2000
地球椭球、参考椭球
• 用来代替大地体的椭球体称为地球椭球体。 • 一个与大地体外形符合最好的椭球体叫地球椭
球或平均椭球体。 地球椭球满足三个条件 参考椭球体是只与某一个国家或某一地区的大
地水准面符合较好的地球椭球体。
2 地球椭球体的逼近
一级逼近: 大地水准面(重力等位面)包围的球体， 称为大地球体（三轴椭球体）。 二级逼近: 双轴椭球体。地球椭球体的三要素: 长 半轴a，短半轴b，扁率f=(a-b)/a。 三级逼近:与局部地区的大地水准面符合得最好的 一个地球椭球体，称为参考椭球体。通常不同国 家地区采用不同的参考椭球体。
第二节 空间坐标系
地理空间坐标系统提供了确定空间位置的参照基准 。一般情况，根据表达方式的不同，地理空间坐标系 统通常分为球面坐标系统和平面坐标系统。平面坐标 系统也常被成为投影坐标系统。
地理空间坐标
球面坐标 系统
天文地理坐标 大地地理坐标 空间直角坐标系
参心坐标系 地心坐标系
高斯平面直角坐标系 平面坐标系
第2章 地理信息系统的地理 数学基础
2.1 地球形状、大小及其表面几何模型概述 2.2 空间坐标系 2.3 地图投影 2.4 地理信息的分类与编码
第一节 地球形状、大小及其表面几何模型概述
1 地球椭球
地球
三轴椭球体模型，是以 大地水准面为基准建立 起来的地球椭球体模型。 设椭球体短轴上的半径 记为c，它表示从极地到 地心的距离；椭球体长 轴上的半径和中轴上的 半径记为a和b，它们分 别是赤道上的两个主轴。
1909 International 6378388.00
1880 Clark1880 6378249.15
1/298.26 1/298.26 1/298.257 1/298.30 1/297 1/293.47
1866 Clark1866 1841 Bessel
6378206.40 6377397.16
1/294.98 1/299.15
Newly Adopted
Newly Adopted
China
Russia, China
Much of World
France, Most of Africa North America
Mid Europe, Indonisia
3 大地基准面（Datum）
有了参考椭球，在实际建立地理空间坐标系统的 时候，还需要指定一个大地基准面将这个椭球体与 大地体联系起来。再实际建立地理空间坐标系统
x2 a2
y2 b2
z2 c21由Fra bibliotek赤道扁率较极地扁率要小得多，因此可假
定赤道面为圆形。因此，为便于计算，广泛采用双
轴椭球体作为地球形体的参考模型，即用a代替b，
双轴椭球体亦称为旋转椭球体。因此上面的方程就
变为：
x2 y2 z2 1 a2 a2 c2
旋转椭球体是地球表面几何模型中最简单的一类 模型，为世界各国普遍采用作为测量工作的基准。 美国环境系统研究所（ESRI）的ARC/INFO软件中 提供了多达30种旋转椭球体模型。我国目前一般采 用克拉索夫斯基椭球体作为地球表面几何模型。
球面坐标系的类型 （1）天球坐标系
基准子午面
（2）大地坐标系
参心大地坐标系
参心大地坐标系是建立在一定的大地基准上的用于 表达地球表面空间位置及其相对关系的数学参照系。 大地地理坐标也简称大地坐标。空间一点的大地坐 标用大地经度λ、大地纬度φ和大地高度H表示。
这里所说的大地基准是指能够最佳拟合地球形状 的地球椭球的参数及椭球定位和定向。
椭球定位是指确定椭球中心的位置。 椭球定向是指确定椭球旋转轴的方向，不论是局部定位 还是地心定位，都应满足两个平行条件:
①椭球短轴平行于地球自转轴； ②大地起始子午面平行于天文起始子午面
椭球体与基准面之间的关系是一对多的关系，也就是基 准面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准 面，同样的椭球体能定义不同的基准面，如前苏联的 Pulkovo 1942、非洲索马里的Afgooye基准面都采用了 Krassovsky椭球体，但它们的基准面显然是不同的。
常见地球椭球体的主要参数一览表
Year Ellipsoid Semimajor Flattening f
Use
Axis a (m)
1984 WGS84
6378137.00
1980 GRS80
6378137.00
1975 IUGG
6378140.00
1940 Krasovsky 6378245.00
地心大地坐标系
地球椭球的中心与地球质心（质量中心） 重合，椭球的短轴与地球自转轴重合。地 心大地经度L，是过地面点的椭球子午面 与格林尼治天文台子午面的夹角；地心大 地纬度B，是过点的椭球法线（与参考椭 球面正交的直线）和椭球赤道面的夹角； 大地高H，是地面点沿椭球法线到地球椭 球面的距离。
3) 新1954北京坐标系
要正确区分的两个概念
• 具有确定参数(长半径a和扁率α)，经过局部定位 和定向，同某一地区大地水准面最佳拟合的地球 椭球，叫做参考椭球。
• 一般意义上基准面与参考椭球体是同一个概念。 • 除了满足地心定位和双平行条件外，在确定椭球
参数时能使它在全球范围内与大地体最密合的地
球椭球，叫做总地球椭球。理论上，总地球椭 球应该只有一个。
将1980国家大地坐标系的空间直角坐标经过 三个平移参数平移变换至克拉索夫斯基椭球中 心，椭球参数保持与1954年北京坐标系相同。
2000国家大地坐标系—new!
根据《中华人民共和国测绘法》，经国务院批准，我
国自2008年7月1日起，启用2000国家大地坐标系。
2000国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体
我国的大地坐标系（参心、地心）
体现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中
心。2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数如下：
长半轴
a＝6378137m
扁率
f＝1/298.257222101
地心引力常数 GM＝3.986004418×1014m3s-2
自转角速度 ω＝7.292l15×10-5rad s-1
China Geodetic Coordinate System 2000，缩写为CGCS2000
地球椭球、参考椭球
• 用来代替大地体的椭球体称为地球椭球体。 • 一个与大地体外形符合最好的椭球体叫地球椭
球或平均椭球体。 地球椭球满足三个条件 参考椭球体是只与某一个国家或某一地区的大
地水准面符合较好的地球椭球体。
2 地球椭球体的逼近
一级逼近: 大地水准面(重力等位面)包围的球体， 称为大地球体（三轴椭球体）。 二级逼近: 双轴椭球体。地球椭球体的三要素: 长 半轴a，短半轴b，扁率f=(a-b)/a。 三级逼近:与局部地区的大地水准面符合得最好的 一个地球椭球体，称为参考椭球体。通常不同国 家地区采用不同的参考椭球体。
第二节 空间坐标系
地理空间坐标系统提供了确定空间位置的参照基准 。一般情况，根据表达方式的不同，地理空间坐标系 统通常分为球面坐标系统和平面坐标系统。平面坐标 系统也常被成为投影坐标系统。
地理空间坐标
球面坐标 系统
天文地理坐标 大地地理坐标 空间直角坐标系
参心坐标系 地心坐标系
高斯平面直角坐标系 平面坐标系
第2章 地理信息系统的地理 数学基础
2.1 地球形状、大小及其表面几何模型概述 2.2 空间坐标系 2.3 地图投影 2.4 地理信息的分类与编码
第一节 地球形状、大小及其表面几何模型概述
1 地球椭球
地球
三轴椭球体模型，是以 大地水准面为基准建立 起来的地球椭球体模型。 设椭球体短轴上的半径 记为c，它表示从极地到 地心的距离；椭球体长 轴上的半径和中轴上的 半径记为a和b，它们分 别是赤道上的两个主轴。
1909 International 6378388.00
1880 Clark1880 6378249.15
1/298.26 1/298.26 1/298.257 1/298.30 1/297 1/293.47
1866 Clark1866 1841 Bessel
6378206.40 6377397.16
1/294.98 1/299.15
Newly Adopted
Newly Adopted
China
Russia, China
Much of World
France, Most of Africa North America
Mid Europe, Indonisia
3 大地基准面（Datum）
有了参考椭球，在实际建立地理空间坐标系统的 时候，还需要指定一个大地基准面将这个椭球体与 大地体联系起来。再实际建立地理空间坐标系统
x2 a2
y2 b2
z2 c21由Fra bibliotek赤道扁率较极地扁率要小得多，因此可假
定赤道面为圆形。因此，为便于计算，广泛采用双
轴椭球体作为地球形体的参考模型，即用a代替b，
双轴椭球体亦称为旋转椭球体。因此上面的方程就
变为：
x2 y2 z2 1 a2 a2 c2
旋转椭球体是地球表面几何模型中最简单的一类 模型，为世界各国普遍采用作为测量工作的基准。 美国环境系统研究所（ESRI）的ARC/INFO软件中 提供了多达30种旋转椭球体模型。我国目前一般采 用克拉索夫斯基椭球体作为地球表面几何模型。