坐标系和投影
测绘技术中的坐标系和投影方式介绍
测绘技术中的坐标系和投影方式介绍测绘技术是现代科技的一个重要分支，它涉及到地理空间信息的获取、处理和分析。
而在测绘技术中，坐标系和投影方式是非常重要的概念，它们决定了地理位置的表示和测量的精度。
本文将以深入浅出的方式介绍坐标系和投影方式在测绘技术中的应用。
一、坐标系坐标系是用来表示地点或位置的一种数学概念。
在地球上，利用经纬度坐标系可以描述地球上的各个点的位置。
经度表示东西方向的位置，纬度则表示南北方向的位置。
经度的起点称为本初子午线，通常选取零经度经过英国伦敦的本初子午线。
而纬度的基准线则是赤道。
在坐标系中，经纬度通常以度为单位表示，东经和北纬分别用正值表示，西经和南纬则用负值表示。
这种坐标系在大地测量、地图制作、卫星定位等领域广泛使用，是最基本的测绘坐标系。
除了经纬度坐标系外，还有许多其他坐标系，在不同的应用领域中得到广泛应用。
如笛卡尔坐标系、高程坐标系、地心坐标系等。
这些坐标系根据不同的测绘需求和应用目的而定，为地理空间信息提供了更精确和便捷的表示方式。
二、投影方式在地理空间信息的表达中，一个非常关键的问题是将地球表面上的三维空间映射为平面，这就是投影方式的作用。
由于地球表面是一个椭球体，而平面是一个二维空间，所以无法完美地将地球表面的所有特征映射到平面上。
因此，选择合适的投影方式就显得非常重要。
常见的投影方式包括等角、等积和等距投影等。
等角投影保持地球上两点间的角度关系，适用于海图和飞行导航等领域；等积投影则保持地球上面积的比例，适用于土地管理和资源评价等领域；而等距投影则保持地球上两点间的距离比例，适用于城市规划和测绘制图等领域。
此外，还有许多常用的投影方式，如墨卡托投影、极射投影、兰伯特投影等。
每一种投影方式都有其适用的范围和局限性，根据测绘需求和应用背景的不同，选择合适的投影方式可以使得测绘结果更准确和可用。
三、测绘技术中的应用测绘技术在现代社会中具有广泛的应用，涉及各个领域。
坐标系和投影方式作为测绘技术的重要组成部分，也在种种测绘应用中发挥着重要作用。
测绘技术中的坐标系与投影方式
测绘技术中的坐标系与投影方式一、引言测绘技术是一门研究地理空间信息的学科，它通过测量和制图的手段，对地球上的各种地理现象进行准确的描述和展示。
在测绘过程中，坐标系和投影方式是两个十分重要的概念。
本文将重点讨论测绘技术中的坐标系与投影方式的相关知识。
二、坐标系1. 地理坐标系地理坐标系是描述地球表面点位置的一种方式，通常用经度和纬度表示。
经度指的是点与本初子午线之间的角度，纬度指的是点与地球赤道之间的角度。
地理坐标系具有全球统一的标准，因此在国际交流与定位上广泛应用。
2. 平面坐标系平面坐标系将地球表面视为一个局部区域，并将该区域映射为一个平面。
平面坐标系主要分为局部坐标系和投影坐标系两种。
局部坐标系适用于较小的地区，常用于城市规划等领域。
而投影坐标系则是将地球表面按照一定的规则映射到平面上，以便更方便地进行测绘和分析。
三、投影方式1. 等面积投影等面积投影是指在地球表面上的任意区域，其面积在映射到平面上时能够保持比例。
这种投影方式适用于需要准确计算面积的测绘工作，比如土地调查与资源管理。
常见的等面积投影方式有兰勃托投影和面积等真圆柱投影。
2. 等角投影等角投影是指保持地球表面任意两点之间的夹角与其映射到平面上的夹角相等。
这种投影方式适用于进行方向测量和导航分析，如航空图与海图制图。
常见的等角投影方式有墨卡托投影和正射投影。
3. 等距投影等距投影是指保持地球表面上的相等距离与其映射到平面上的距离相等。
这种投影方式适用于地球表面上任意两点之间的距离测量，如公路建设和天文学研究。
常见的等距投影方式有等距圆锥投影和等距方位投影。
四、应用实例1. GIS系统中的坐标系和投影方式GIS（地理信息系统）利用测绘技术对现实世界进行数据采集、分析和展示。
在GIS系统中，选择合适的坐标系和投影方式非常重要。
不同的应用场景可能需求不同的坐标系，比如城市规划可以选择局部坐标系，而区域性的资源管理可能需要采用投影坐标系。
地理坐标系与投影坐标系的转换方法与应用实例
地理坐标系与投影坐标系的转换方法与应用实例地理坐标系和投影坐标系是地图制图中常见的两种坐标系统。
地理坐标系使用经纬度来表示地球上的位置，而投影坐标系将三维地球表面投影到二维平面上。
在本文中，我们将探讨地理坐标系与投影坐标系之间的转换方法以及它们的应用实例。
一、地理坐标系的转换方法地理坐标系使用经度（longitude）和纬度（latitude）来表示地球上的位置。
经度表示东西方向上的位置，纬度表示南北方向上的位置。
经度的取值范围为-180度到180度，纬度的取值范围为-90度到90度。
地理坐标系与投影坐标系之间的转换需要采用数学模型。
目前常用的转换方法有：1. 艾尔伯斯等角投影法（Albers Equal-Area Conic Projection）该方法适用于大片区域的地图，可以保持地图上不同区域的面积比例。
转换时，需要指定标准纬线和两个标准经线。
通过投影公式，将地理坐标系中的经纬度转换为投影坐标系中的x和y坐标。
2. 等距投影法（Equidistant Projection）该方法适用于需要保持地图上不同位置之间的距离比例的情况。
转换时，需要指定中央子午线和标准纬线。
通过投影公式，将地理坐标系中的经纬度转换为投影坐标系中的x和y坐标。
3. 麦卡托投影法（Mercator Projection）这是一种常见的投影方法，用于将地球表面投影到平面上。
然而，麦卡托投影会在高纬度地区产生面积扭曲的问题。
转换时，需要指定标准经线。
通过投影公式，将地理坐标系中的经纬度转换为投影坐标系中的x和y坐标。
二、投影坐标系的应用实例投影坐标系在地图制图中有广泛的应用。
以下是几个应用实例：1. 地图测量和导航投影坐标系可以将地球表面上的位置转换为平面上的坐标，从而实现地图测量和导航功能。
航空和航海领域广泛使用投影坐标系来确定位置和航向。
此外，GPS导航系统也使用投影坐标系来实现导航功能。
2. 地图叠加和分析投影坐标系可以实现不同地图的叠加和分析。
测绘技术中的坐标系与投影方式
测绘技术中的坐标系与投影方式在测绘技术领域中，坐标系与投影方式是两个重要的概念。
它们在地理信息系统（GIS）、地图制作、航空航天等领域中发挥着重要的作用。
本文将针对这两个概念展开深入探讨。
一、坐标系坐标系是地球表面上点的位置表示方法。
它是通过确定一个基准点、确定基准面和确定坐标轴来定义的。
常见的坐标系有地心坐标系（ECEF）、地心地固坐标系（ENU）和大地坐标系（LLH）。
地心坐标系是以地球中心为原点建立的坐标系，通常用于全球定位系统（GPS）中。
地心地固坐标系是以地球上某一固定点为原点，建立的坐标系，通常用于航天飞行器定位。
而大地坐标系则是以地球形状变化较小的球体为基准面建立的坐标系，通常用于地图制作和地理信息系统中。
在测绘技术中，选择合适的坐标系非常重要。
不同的坐标系适用于不同的应用领域。
例如，在地图制作中，大地坐标系常用于表示地理位置，可以将经度和纬度作为地点的坐标。
而在GPS定位中，地心坐标系和地心地固坐标系则更为常用。
因此，根据具体的需求和应用场景，选择合适的坐标系至关重要。
二、投影方式投影方式是将地球表面上的点在二维平面上显示的一种方式。
由于地球是一个三维球体，将其展示在一个平面上是不可避免的问题。
常用的投影方式有等角圆锥投影、等间隔柱状投影和等距杯状投影等。
等角圆锥投影是将地球表面展示在一个圆锥上，再将圆锥展开为一个平面。
这种投影方式在地图制作中广泛应用，因为它能够保持角度的一致性，使地图上的方向保持准确。
等间隔柱状投影则是将地球表面展示在一个柱体上，并将柱体展开为一个平面。
它主要用于大规模的地理测量和军事目的。
等距杯状投影则是将地球表面展示在一个杯状体上，并将杯状体展开为一个平面。
它主要用于航空航天领域，能够有效地保持距离的一致性。
每种投影方式都有其适用的范围和缺点。
选择合适的投影方式取决于地图制作的目的和要求。
在实际应用中，通常会根据地图的使用场景和使用者的需求，进行合理的选择。
大地坐标系与投影坐标系的转换方法与原理
大地坐标系与投影坐标系的转换方法与原理在地理信息系统（GIS）和测绘工作中，大地坐标系和投影坐标系是两个重要的概念。
大地坐标系是一种用于精确表示地球上任意点位置的坐标系统，而投影坐标系则是为了方便地图绘制和测量而将地球表面投影到一个平面上的一种方法。
一、大地坐标系大地坐标系是一种用于描述地球上的任意点位置的坐标系统。
在大地坐标系中，地球被看作一个椭球体，而任意点的位置由其纬度、经度和海拔高度来表示。
纬度和经度是用来确定地理位置的两个基本要素，其中纬度表示北纬或南纬，经度表示东经或西经。
一般情况下，纬度的范围是从-90°到+90°，经度的范围是从-180°到+180°。
而海拔高度则是指点位于椭球体上离海平面的垂直距离。
大地坐标系是基于地球椭球体模型建立的，有多种不同的参考椭球体可以选择。
常见的有WGS84、CGCS2000等。
这些参考椭球体的选择依赖于具体的应用场景和精度要求。
在实际的测量工作中，通过卫星定位、GPS等技术，我们可以获取到一个点在大地坐标系中的位置。
二、投影坐标系由于地球是一个三维的球体，要将其表面投影到一个平面上，就需要进行投影。
投影坐标系是为了方便地图绘制和测量而将地球表面投影到一个平面上的一种方法。
通过选取适当的投影方法，可以将地球上的纬度和经度等大地坐标系的坐标转换为平面上的x、y坐标，从而方便地进行测量和制图。
投影坐标系有很多种，常见的有等经纬度投影、等角度投影、等距离投影等。
每种投影方法都具有不同的特点和使用范围。
例如，等经纬度投影是基于经纬度网格的投影方法，适用于大范围的地图制图；等角度投影则可以保持地图上角度的等值，适用于绘制航空图和海洋航海图；等距离投影可以保持地图上距离的等值，适用于区域地图的制图。
三、大地坐标系到投影坐标系的转换方法大地坐标系到投影坐标系的转换是一个重要的计算过程，在GIS和测绘工作中经常会涉及到。
下面我们介绍两种常用的转换方法：正算和反算。
地理坐标系和投影坐标系的区别
地理坐标系和投影坐标系的区别小伙伴们知道什么是地理坐标系吗?什么又是投影坐标系呢?下面就跟着店铺一起来看看吧。
地理坐标系统与投影坐标系统的区别1.地理坐标系统是一种球面坐标，而投影坐标系统是平面坐标2.投影坐标系统在二维平面上有恒定的长度、角度和面积3. 投影坐标系统是由地理坐标投影到平面坐标上形成的地理坐标系统与投影坐标系统的定义地理坐标系统：地理坐标系统是使用经纬度来定义球面或椭球面上点的位置的参照系统，是一种球面坐标。
最常见的位置参考坐标系统就是以经纬度来量算的球面坐标系统。
地球坐标系统不是地图投影，只是对球体或椭球体的模仿。
地理坐标系统有经线和纬线组成，经纬度以地心与地表点之间的夹角来量算的，通常以度分秒(DMS)来度量。
地理坐标系统使用一个三维椭球体来定义地球上的位置，其经常被误认为是一个数据，但是数据仅仅是地理坐标系统的一部分，地理坐标系统包括角度测量单位、本初子午线和数据(数据是基于椭球体)。
地理坐标系统参数必须具备Spheroid和Datum两个基本条件，系统参数才算完整。
投影坐标体系：在球面坐标上进行测量非常困难，所以地理数据通常都要投影到平面坐标上。
投影坐标系统是定义在一个二维平面的坐标系统，与地理坐标系统不同的是，投影坐标系统在二维平面上有着恒定的长度、角度和面积，投影坐标系统总是基于地理坐标系统，而地理坐标系统又是基于球体或椭球体。
在投影坐标系统中，以网格中心为原点，使用x，y坐标来定位，每个位置用两个值确定(水平方向和垂直方向)。
地图投影：实际上是一种三维平面到二维平面的转换方式，换句话说，地图投影旨在建立地表点与投影表面之间的一一对应关系，地图投影即可是表示整个地表，也可表示其中的一部分。
地图投影在早期是指将光源透过椭球体照射到二维平面上来实现这一过程、由于地球椭球体是不可展曲面，不可能用物理的方法将其展为平面。
所以用地图投影方法。
地图投影，就是按照一定的数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，使地面点的地理坐标与地图上相应点的平面直角坐标或平面极坐标间，建立一一对应的函数关系。
地理坐标系与投影坐标系的概念及应用
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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。
如何进行地理坐标系与投影坐标系的转换
如何进行地理坐标系与投影坐标系的转换地理坐标系与投影坐标系的转换在地图制作和导航系统中，经常需要进行地理坐标系和投影坐标系之间的转换。
地理坐标系是以地球为参照物，采用经度和纬度来表示地点位置的一种坐标系统。
而投影坐标系则是将地球表面映射到平面上，以便更方便地绘制地图。
下面将介绍一些常见的地理坐标系与投影坐标系的转换方法。
1. 地理坐标系与平面坐标系的转换地理坐标系通常采用经度和纬度来表示地点位置，其中经度是指从本初子午线到目标点的弧长，纬度是指从赤道到目标点的弧长。
而平面坐标系通常将地球表面映射为平面，使得地图上的距离可以直接测量。
进行地理坐标系到平面坐标系的转换，需要采用投影方法。
常见的投影方法有墨卡托投影、兰勃特投影、等距圆锥投影等。
其中，墨卡托投影是一种在大地图制作中广泛使用的投影方法。
它将地球表面划分为无限多的正方形格子，并将每个格子都映射为平面上的正方形。
通过计算地球表面上某一点的经纬度值，可以将其转换为平面坐标系中的坐标。
2. 投影坐标系与地理坐标系的转换在某些应用中，需要将平面坐标系的坐标转换为地理坐标系的经纬度值。
这时，可以采用反向的投影方法进行转换。
以墨卡托投影为例，墨卡托投影将地球表面的经纬度网格映射为平面网格，每个正方形格子在平面上的位置可以通过经纬度来确定。
因此，当已知平面坐标系中的点坐标时，可以通过逆向计算得到对应的经纬度值。
在计算机程序中，可以通过逆墨卡托投影公式来实现投影坐标系到地理坐标系的转换。
该公式可以根据平面坐标系中点的坐标，逆向计算出对应的经度和纬度值。
通过该逆向转换，可以将平面坐标系中的点转换为地理坐标系中的点。
总结起来，地理坐标系与投影坐标系之间的转换是地图制作和导航系统中常见的操作。
地理坐标系与平面坐标系之间的转换可以通过投影方法来实现，而投影坐标系与地理坐标系之间的转换可以通过逆投影方法来实现。
熟练掌握这些转换方法，对于地图制作和导航系统的设计与开发非常重要。
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我国参照前苏联从1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky>椭球体建立了我国的北京54坐标系，1978年采用国际大地测量协会推荐的1975地球椭球体建立了我国新的大地坐标系--西安80坐标系，目前大地测量基本上仍以北京54坐标系作为参照。WGS1984基准面采用WGS84椭球体，它是一地心坐标系，即以地心作为椭球体中心，目前GPS测量数据多以WGS1984为基准。
华北水利水电学院
授课时间
2008年10月20日星期二第四大节
授课地点
5406
实到人数
54
授课题目
坐标系和投影
授课专业
班级
地理2005009
2005010
教案目的
与
教案要求
使同学们掌握坐标系和投影的概念
主
要
内Байду номын сангаас
容
1控件坐标与地图坐标
2 ArcGIS中的投影
3地理坐标系与投影坐标系
4地理转换
重点与难点
坐标系和投影
地图数据中所用的坐标值通常很大，有的甚至是成百上千或数以百万计的。这些坐标值通常是以英尺或M为单位的。地图资料的坐标，可以不同的坐标系为基础，如平面坐标系(SPCS:State Plane Coordinate System>或麦卡脱坐标系(UTM:Universal Transverse Mercator>以及其它坐标系。如果是从别人那里得到的资料，那么其提供者应已设置了适
地理坐标系使用基于经纬度坐标的坐标系统描述地球上某一点所处的位置。某一个地理坐标系是基于一个基准面来定义的，在AE中有对应的属性Datum与之对应。经度为0
的经线称为本初子午线，在AE中是由相应的属性PrimeMeridian来定义。AE预定义了地理坐标系属性如下：
Name:String
Datum:Datum
1.3地图坐标与控件坐标的转换
(1>axMapControl.ToMapPoint(int x:Long,in y y:Long>IPoint实现控件坐标到地图坐标的转换。
(2>axMapControl.FromMapPoint(pt,x,y>实现地图坐标到控件坐标的转换，将基于地图坐标的点pt的X,Y坐标转换为控件坐标x,y。
2.2椭球体Spheroid
AE中预定义了近200种椭球体。
ISpheroid接口的属性：
Flattening:Double：定义椭球体的扁率f=(a - b>/a
SemiMajorAxis：长半轴
SemiMinorAxis：短半轴
2.3基准面Datum
AE预定义了种基准面，esriSRDatumType。
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。
IDatum接口包含的属性：
Spheroid：Spheroid基准面所依据的椭球体
Linear Unit: Meter (1.000000>
Geographic Coordinate System:
Name: GCS_Beijing_1954
Alias:
Abbreviation:
Remarks:
Angular Unit: Degree (0.017453292519943299>
由于地球表面是不可展开的曲面，也就是说曲面上的各点不能直接表示在平面上，因此必须运用地图投影的方法，建立地球表面和平面上点的函数关系，使地球表面上任一点由地理坐标<λ、φ）确定的点，在平面上必有一个与它相对应的点，平面上任一点的位置可以用极坐标或直角坐标表示。
投影坐标系:地图投影是将球面坐标转换成平面坐标的数学方法。可用不同的数学公式将地球球体表面投影到二维平面上，而每一个平面坐标系都有一特定的地图投影方法。绝大多数的地图都是遵照一种已知的地理坐标系来显示坐标数据。
2ArcGIS中的投影
ArcGIS中的坐标系有两套：Geographics coordinate system<地理坐标系）和Projected coordinate system<投影坐标系，直角坐标系）。${ArcGISHome}\Coordinate Systems\目录下可以看到两个文件夹，分别是Geographic Coordinate Systems、Projected Coordinate Systems。
pSR = pSRFac.CreateGeographicCoordinateSystem((int>(esriSRGeoCSType.esriSRGeoCS_Beijing1954>>。
axMapControl1.SpatialReference = pSR。
2.6投影坐标系对象
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。在AE中，投影对象的属
Name：投影名称
FactoryCode：编号
我国的GIS应用工程所采用的投影一般与我国基本地形图系列一致的地图投影系统,这就是大中比例尺(1:50万以上>的高斯--克吕格投影(横轴等角切椭圆柱投影>和小比例尺(1:100万以下>的兰勃特(Lambert>投影(正轴等角割圆锥投影>.
2.5地理坐标系对象
Projection:IProjection
FactoryCode：Long
GeoGraphicCoordinateSystem:IGeoGraphicCoordinateSystem
投影坐标系的设置：
ISpatialReferenceFactory2 pSRFac。
教案方法
手段<教具）
多媒体
参考资料
ArcGIS Developer Kit
课后作业与
思考题
教案后记
教案
讲稿部分
教案过程
时间分配
第八讲坐标系和投影
1控件坐标与地图坐标
1.1控件坐标(Control Coordinate>
在窗体中左上角为原点，水平方向为X轴，竖直方向为Y轴。
在窗体内的地图控件也有它自己的坐标系。其坐标单位与窗体坐标相同。我们将地图控件中的坐标称为"控件坐标"(Control Coordinate>。
Projection: Gauss_Kruger
Parameters:
False_Easting: 500000.000000
False_Northing: 0.000000
Central_Meridian: 117.000000
Scale_Factor: 1.000000
Latitude_Of_Origin: 0.000000
性：GeoGraphicCoordinateSystem定义了投影坐标系是根据哪个地理坐标进行投影的。投影所使用的方法由属性Projection指定。
AE预定义了投影坐标系
主要属性
Name:String
CentralMeridian:Double
FalseEasting:Double
FalseNorthing:Double
地理坐标系：以经纬度为单位的坐标系统，地面上任一点M的位置可由经度λ和纬度φ来决定，记为M(λ,Φ>。经纬度具有深刻的地理意义，它标示物体在地面上的位置，显示其地理方位(经线与东西相应，纬线与南北相应>，此外，经纬线还标示许多地理现象所处的地理带，如气候、土壤等部门都要利用经纬度来推断地理规律。
(2>平面坐标系(笛卡尔坐标系>
Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000>
Datum: D_Beijing_1954
Spheroid: Krasovsky_1940
Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000
Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000
1.2地图坐标(Map Coordinate>
图层数据采用地图坐标系。遵循笛卡尔坐标系原则。
窗体的控件坐标系<左上角永远是0,0）地图控件内显示的地图坐标范围，时常在应用期间改变。当移动某一地图区时，控件内地图坐标范围就会变化。
控件坐标与地图坐标间的区别：地图控件的控制坐标的左上角的位置为(0，0>。地图坐标通常都有一个在地图控件区域很远以外的原点(origin>。应当记住，地图控件只是地图表面的一个小窗口。控件坐标沿Y轴向下递增，而地图坐标沿Y轴向上递增。
PrimeMeridian:PrimeMeridian中央经线
factorycode:Long
CoorinateUnit:AngularUnit
地理坐标系的设置：
ISpatialReferenceFactory2 pSRFac。
ISpatialReference pSR。
pSRFac = newSpatialReferenceEnvironmentClass(>。
当的坐标系。
需要注意的一点是应用AE时要确认图层上的资料用统一坐标系。如果不是，那些用了不同坐标系的图层是无法在一起显示的。
如果不同的地图资料应用了不同坐标系，但欲使它们同时在AE中使用，那么就需要用一些其它软件，如“ArcView”或“ArcGIS”来把不同来源的地图资料转换成合适的坐标系。该过程称为"map projection"(“投影变换”>。