空间数据坐标与投影
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。
如何选择适合的坐标系和投影方式
如何选择适合的坐标系和投影方式选择适合的坐标系和投影方式在地理信息系统（GIS）和空间数据处理中至关重要。
坐标系和投影方式的选择直接影响着地图的精度和可视化效果。
本文旨在介绍如何选择适合的坐标系和投影方式，以便更好地应用于GIS和空间数据处理。
一、了解坐标系和投影方式的概念坐标系是一种地理坐标系统，用于描述地球上任意位置的坐标。
常用的坐标系包括经纬度坐标系、平面直角坐标系、地心坐标系等。
而投影方式是地球表面三维坐标映射到二维平面上的一种方法。
常用的投影方式有等面积投影、等角投影、等距投影等。
二、考虑数据来源和应用目的选择适合的坐标系和投影方式首先需要考虑数据来源和应用目的。
不同的数据来源可能使用不同的坐标系和投影方式。
例如，遥感数据常用的坐标系是地心坐标系（WGS84）；而测量数据常使用局部的平面直角坐标系。
根据应用目的，选择坐标系和投影方式能够更好地呈现所需信息。
三、考虑地理范围和形状地理范围和形状也是选择适合的坐标系和投影方式的重要因素。
对于较小的地理范围，可以采用平面直角坐标系，如UTM投影。
而对于全球范围的数据，则需要选择适用于大范围的坐标系和投影方式，如Mercator投影。
此外，根据地球的形状，也需考虑到地球在不同地区的畸变程度，如极地存在极大畸变。
四、考虑数据精度和准确性选择适合的坐标系和投影方式还需要考虑数据的精度和准确性。
对于高精度要求的数据，在选择坐标系和投影方式时需要尽量减小数据的形变和畸变，保证数据的准确性。
同时，要根据实际情况选择合适的投影方式，以符合数据的精度要求。
五、考虑处理软件和技术支持最后，选择适合的坐标系和投影方式还需要考虑处理软件和技术支持。
不同的GIS软件和数据处理工具可能支持不同的坐标系和投影方式。
因此，要确保所选择的坐标系和投影方式能够被处理软件和工具支持，以便进行数据处理和分析。
总结起来，选择适合的坐标系和投影方式需要考虑数据来源和应用目的、地理范围和形状、数据精度和准确性以及处理软件和技术支持等因素。
测绘技术中的经纬度坐标转换与投影变换方法
测绘技术中的经纬度坐标转换与投影变换方法导语：测绘技术是一门研究地理空间数据获取、处理和应用的学科，而经纬度坐标转换与投影变换是其中关键的基础工作。
本文将介绍测绘技术中的经纬度坐标转换与投影变换方法，并探讨其应用场景和意义。
一、经纬度坐标转换方法经纬度坐标是地球表面上点的地理位置的度量，可以用来表示地球上任何位置。
在测绘技术中，经纬度坐标转换是将地球表面上的经纬度坐标转换为实际位置的过程。
1. 大地水准面坐标转换大地水准面坐标转换是将地球上某点的经纬度坐标转换为大地高（海拔高程）和大地水准面上的坐标。
这种转换方法常用于地形测绘和天文测量等领域，以便更准确地描述地球表面上点的位置。
2. 地心经纬度坐标转换地心经纬度坐标转换是将地球上某点的地心经纬度坐标转换为大地坐标系（如WGS84坐标系）的坐标。
这种转换方法常用于卫星导航和地球物理勘探等领域，以便准确定位和定量研究地球的物理属性。
3. 地心直角坐标转换地心直角坐标转换是将地心经纬度坐标转换为地心直角坐标系的坐标。
这种转换方法常用于地震研究和地质构造分析等领域，以便表示地球内部物理过程的分布和变化。
二、投影变换方法投影变换是将地球表面上的经纬度坐标转换为平面坐标的过程，常用于制作地图和进行地理信息系统分析。
1. 地心投影地心投影是将地球表面上的经纬度坐标通过某种数学模型映射到一个平面上。
常见的地心投影包括等面积投影、等角投影和等距投影等，它们分别满足保持面积、角度和距离的特性。
地心投影具有广泛的应用，可以用于制图、地理信息系统和导航定位等领域。
2. 质量质心投影质量质心投影是将地球表面上的经纬度坐标通过质量质心的概念映射到一个平面上。
这种投影方法通过考虑地球的质量分布来实现投影，常用于地球形状和引力场研究等领域。
质量质心投影在准确测量地球形状和重力场中具有重要作用。
三、应用场景和意义经纬度坐标转换与投影变换方法在测绘技术中具有重要的应用场景和意义。
测绘技术中的坐标系统与投影方法解析
测绘技术中的坐标系统与投影方法解析在现代测绘技术中，坐标系统和投影方法是非常重要的概念与工具。
它们为地理空间数据的存储、分析和表达提供了基础，并且在各个领域都有广泛的应用。
在本文中，我们将深入探讨测绘技术中的坐标系统与投影方法，剖析其原理和应用。
一、坐标系统坐标系统是用来描述地球上的点在地图上位置的一种方式。
地球是一个三维空间，而地图则是二维的平面，在将地球上的现象映射到地图上时，需要通过坐标系统来进行映射和转换。
常见的坐标系统有经纬度坐标系统和平面坐标系统。
经纬度坐标系统采用经度和纬度两个参数来确定地球上的点的位置。
经度是指位于东经0度到180度之间的线，纬度则是指位于北纬0度到90度之间的线。
经纬度坐标系统非常直观，易于理解和运用，被广泛应用于航海、航空等领域。
然而，由于地球不是一个完美的球体，经纬度坐标系统在大范围上会存在一些误差。
平面坐标系统是将地球表面划分为一系列平面，然后用X轴和Y轴来描述地球上的点的位置。
平面坐标系统具有较高的精度和准确性，适用于小范围地理空间数据的处理和分析。
在平面坐标系统中，常用的包括UTM（通用横轴墨卡托投影）和高斯-克吕格投影等。
二、投影方法投影方法是将三维的地球表面映射到二维的地图上的一种技术。
由于地球是一个球体，而地图是一个平面，二者之间的映射会引入一定的形变，投影方法的目标就是最小化这些形变。
常见的投影方法有圆柱投影、锥形投影和平面投影等。
圆柱投影是通过将一个圆柱体包裹在地球上，再将圆柱体展开成一个平面来进行映射。
这种投影方法的形变是从地球的赤道到两极逐渐增大的。
典型的圆柱投影包括墨卡托投影和笛卡尔投影等。
锥形投影是通过将一个锥体覆盖在地球上，并将锥面展开成一个平面来进行映射。
这种投影方法的形变主要发生在覆盖锥体的纬度范围内，而离中心纬线越远，形变越大。
典型的锥形投影包括兰勃托投影和极点方位等。
平面投影是将地球表面投影到一个平面上，形变主要在地球表面上。
ARCGIS中坐标系的定义及投影转换方法
ARCGIS中坐标系的定义及投影转换方法ArcGIS是一款由ESRI公司开发的地理信息系统软件，它提供了丰富的功能和工具来管理、分析和可视化地理空间数据。
在ArcGIS中，坐标系是地理数据的基础。
它定义了地理空间数据的坐标轴方向、单位和参考基准。
ArcGIS支持多种不同的坐标系，包括地理坐标系和投影坐标系。
地理坐标系使用经纬度来表示地球表面上的位置。
经度表示从西经0度到东经180度的角度，可以用-180到180度的范围表示。
纬度表示从南纬0度到北纬90度的角度，可以用-90到90度的范围表示。
常用的地理坐标系有WGS84和GCS_NAD83投影坐标系使用二维平面来表示地球表面上的位置。
由于地球是一个近似于椭球体的三维物体，将三维物体映射到二维平面上会引起形状、大小和方向的变化。
因此，投影坐标系定义了如何在平面上进行映射。
每种投影坐标系都有自己的坐标单位和转换方法。
常用的投影坐标系有UTM投影、Lambert投影和Mercator投影。
投影转换是将一种投影坐标系转换为另一种投影坐标系的过程。
在ArcGIS中，有以下几种常用的投影转换方法：1. 在地图视图中进行投影转换：在ArcMap中，可以通过选择地图视图的“数据”菜单下的“投影”选项来进行投影转换。
用户可以选择源坐标系和目标坐标系，并可以选择是否进行坐标转换。
2. 使用坐标系工具箱进行转换：ArcGIS提供了一系列坐标系工具箱，可以帮助用户进行坐标系的转换。
可以通过在ArcToolbox中选择“数据管理工具”>“坐标系”来访问这些工具。
3. 使用“项目”工具箱进行投影转换：在ArcGIS Pro中，可以使用“项目”工具箱中的“投影”工具来进行投影转换。
用户可以选择源数据和目标投影，并可以选择是否进行地理转换。
4. 使用ArcPy进行投影转换：ArcPy是ArcGIS的Python模块，可以通过编写Python脚本来进行投影转换。
用户可以使用ArcPy中的Projection类和ProjectRaster函数来实现投影转换。
坐标投影的知识点总结
坐标投影是地图学和地理信息系统中的重要概念，它使用数学方法来将三维地球表面的地理位置投影到二维平面上。
在地图制作和空间数据处理中，坐标投影起着至关重要的作用。
本文将从坐标投影的定义、类型、适用范围、优缺点以及常见的坐标投影系统等方面进行详细的介绍和总结。
一、坐标投影的定义坐标投影是地球表面上的位置点在地图上的表示方法。
地球是一个近似于椭球体的三维几何体，为了在平面上正确表示其真实形状和相对位置，需要将地球表面的点映射到平面上。
这种映射关系便是坐标投影。
通过坐标投影，地球上任意一点的经度和纬度可以转化为平面坐标系中的x和y坐标值。
二、坐标投影的类型根据不同的映射方法和目的，坐标投影可以分为多种类型。
常见的坐标投影包括等角投影、等距投影、等积投影以及方位投影等。
每种类型的坐标投影在实际应用中都有其特殊的优势和局限性。
1. 等角投影等角投影又称为圆柱投影，它保持了地图上各点间的角度不变，因此适合用于航海图和导航图。
2. 等距投影等距投影又称为圆锥投影，它保持了地图上各点间的距离不变，适用于地图制图和测绘。
3. 等积投影等积投影又称为正轴等积投影，它保持了地图上各区域的面积比例不变，适用于统计学和地图制图。
4. 方位投影方位投影又称为平面投影，它保持了地图上某一点周围的方向不变，适用于航空摄影测量和地理信息系统等。
三、坐标投影的适用范围坐标投影主要应用在地图制图和地理信息系统等领域。
在地图制图中，坐标投影可以帮助将三维地球表面的地理位置准确地呈现在平面地图上。
在地理信息系统中，坐标投影可以帮助将不同坐标系、不同投影方式的数据进行整合和处理，达到多尺度、多源数据的综合利用。
坐标投影作为一种用于地图制图和地理信息系统的技术手段，其具有一定的优势和局限性。
坐标投影的优点主要包括：1. 可视化效果好：通过坐标投影，地图可以直观地呈现地球表面的地理位置和空间分布；2. 便于测量分析：坐标投影可以将地图上的距离和面积进行标度变换，方便进行测量和分析；3. 数据整合能力强：坐标投影可以将不同坐标系、不同投影方式的数据进行整合和处理。
4空间数据处理(1)—空间数据坐标变换
变换区内的若干同名数字化点,采用插值法, 或待定系数法等,从
而实现由一种投影的坐标到另一种投影坐标的变换.
总结
重点掌握 • 空间数据坐标变换的类型; • 几何纠正的方法及过程； • 投影转换及其类型; • 我国常用的地图投影方式; • 投影转换有哪些方法及应用情况
仿射变换原理如图所示设xxyy为数字化仪坐标xxyy为理论坐标mm11mm22为地图横向和纵向的实际比例尺两坐标系夹角为??数字化仪原点o相对于理论坐标系原点平移了aa00bb00
4 空间数据处理
第一节 空间数据坐标变换
空间数据坐标变换类型： 几何纠正：主要解决数字化原图变形等原因引起的误差，并 进行几何配准。 坐标系转换：主要解决G1S中设备坐标同用户坐标的不一致
2.再输入 4个（或多个）控制 点的正确坐标 3.自动运算
TIC1 TIC4
例证 2 ：遥感影像图的纠正
1.遥感影像图的纠正通常选用同遥感影像图比例尺相同的地
形图或正射影像图作变换标准图，
2.在选择好变换方法后， 3.在被纠正的遥感影像图和标准图上分别采集同名地物点， （所选的点在图上应分布均匀、点位合适，通常选道路交叉 点、河流桥梁等固定设施点，以保证纠正精度。）
4.进行变换运算
二、投影转换
投影转换是将一种地图投影转换为另一种地图投影，主要 包括投影类型、投影参数或椭球体等的改变。
当系统使用的数据取自不同地图投影的图幅时，需要将一
种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据。
1 地图投影的类型
圆柱投影
方位投影
圆锥投影
在上述投影中，由于辅助几何面与地球表面的关系位置
2 地图投影的转换方法
当系统使用的数据取自不同地图投影的图幅时，需要将 一种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据。
测绘中的大地坐标与投影坐标转换方法
测绘中的大地坐标与投影坐标转换方法测绘是一个重要的领域，它涉及到地理空间的测量、记录和表达。
在测绘过程中，我们需要使用不同的坐标系统来表示地球表面上的点的位置。
其中，大地坐标和投影坐标是两种常用的坐标系统。
本文将介绍大地坐标和投影坐标系统，并探讨它们之间的转换方法。
一、大地坐标系统大地坐标系统是以地球的形状为基础的坐标系统。
地球并不是一个完美的球体，它的形状更接近于一个椭球体。
在大地坐标系统中，地球被视为一个椭球体，并将地球表面上的点的位置表示为经度、纬度和高程。
经度表示一个点在东西方向的位置，纬度表示一个点在南北方向的位置，高程表示一个点相对于参考水平面的高度。
大地坐标系统有多个标准，其中最常用的是WGS84坐标系统。
WGS84坐标系统是全球通用的坐标系统，它被广泛应用于地理空间数据的表示和交换。
在WGS84坐标系统中，经度的单位为度，范围为-180至+180度；纬度的单位为度，范围为-90至+90度；高程的单位可以是米或者英尺。
二、投影坐标系统投影坐标系统是为了简化地球表面在二维平面上的表示而引入的坐标系统。
由于地球的形状复杂且曲面，直接在平面上表示地球的形状会导致形状失真或距离失真。
为了解决这个问题，我们使用各种投影方法将地球的表面投影到平面上，以获得更为精确和方便的地图。
常用的投影方法包括等面积投影、等距离投影和等角投影等。
这些投影方法根据其特定的数学公式和原理，将地球的表面转换为平面上的坐标。
在投影坐标系统中，地球表面上的点的位置被表示为x和y坐标，就像在平面上一样。
各种投影方法有各自的优劣和适用范围。
选择合适的投影方法取决于需要绘制的地图的具体要求和使用目的。
三、大地坐标与投影坐标的转换在实际测绘工作中，我们经常需要在大地坐标系统和投影坐标系统之间进行转换。
这是因为大地坐标系统适用于大范围的测量和定位，而投影坐标系统更适用于局部地区的测图和地图制作。
大地坐标到投影坐标的转换需要考虑到椭球体的形状参数，投影方法的选择以及投影坐标的基准系统等因素。
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6
第2节 地球的表示
2.1 地球椭球
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。
x2 y2 z2 1
a2 b2 c2
7
由于赤道扁率较极地扁率要小得多，因此可假
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。 12
6378137.00 6378137.00 6378140.00 6378245.00 6378388.00 6378249.15
6378206.40 6377397.16
Flattening f
1/298.26 1/298.26 1/298.257 1/298.30 1/297 1/293.47
1/294.98 1/299.15
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。
8
2.2 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。
16
3.2 坐标系统的分类
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
参心坐标系
空间直角坐标系 地心坐标系
高斯平面直角坐标系 平面坐标系
第2章 GIS数据的坐标与投影
2.1 地理空间 2.2 地球的表示 2.3 地图坐标 2.4 GIS投影
1
第1节 地理空间 一、地理空间的定义
地理空间是指地球表面 及近地表空间，是地球上大 气圈、水圈、生物圈、岩石 圈和土壤圈交互作用的区域。 地球上最复杂的物理过程、 化学过程、生物过程和生物 地球化学过程都发生在此区 域。
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。
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。
13
第3节 地球的坐标
3.1 基本概念
参心坐标系：以参考椭球为基准的坐标系， 参考椭球中心为坐标原点。 地心坐标系：以总地球椭球为基准的坐标系， 地球质心为坐标原点。
4
坐标参考系统—高程系统
A
hAB H´A
任意水准面 HA
大地水准面
H´B HB
铅垂线
5
坐标参考系统—高程系统
1956黄海高程系， 72.2893米
1950-1956年平 均海水面为0米
青岛验潮站
以1952-1979年 青岛验潮站测定 的平均海水面作 为高程基准面
观象山
水准原点 1985国家高 程基准，
不同的参考椭球确定不同的参心坐标系！ 相同的地球椭球元素，但定位和定向不同，也将 构成不同的参心坐标系！
14
建立（地球）参心坐标系，需进行下面几个工作： ①选择或求定椭球的几何参数（长短半径）； ②确定椭球中心位置（定位）； ③确定椭球短轴的指向（定向）； ④建立大地原点。
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无论参心坐标系还是地心坐标系均可分为空间直 角坐标系和大地坐标系两种，它们都与地球体固 连在一起，与地球同步运动，因而又称为地固坐 标系，以地心为原点的地固坐标系则称地心地固 坐标系，主要用于描述地面点的相对位置；另一 类是空间固定坐标系与地球自转无关，称为天文 坐标系或天球坐标系或惯性坐标系，主要用于描 述卫星和地球的运行位置和状态。在这里，我们 研究地固坐标系。
2
第1节 地理空间
地理空间一般包括地理空间定位框架及其所连 接的特征实体，地理空间定位框架即大地测量 控制，由平面控制网和高程控制网组成。 （即：地理空间依赖空间参照系统来确定）
3
假设当海水处于完全静止的平衡状态时，从平均海平 面延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处正交 的一个连续、闭合的水准面，这就是大地水准面。
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
9
常见地球椭球体的主要参数一览表
Year Ellipsoid
1984 1980 1975 1940 1909 1880
WGS84 GRS80 IUGG Krasovsky International Clark1880
1866 Clark1866 1841 Bessel
Semimajor Axis a (m)
Use
Newly Adopted Newly Adopted China Russia, China Much of World France, Most of Africa North America Mid Europe, Indonisia
10
2.3 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。在实际建立地理空间坐标系统