第3章_土地信息的表達(dá)

1、第3章 土地信息的表達(dá)內(nèi)容提要：內(nèi)容提要： 3.1 土地信息分類與編碼土地信息分類與編碼 3.2 土地信息的空間參考體系土地信息的空間參考體系 3.3 地圖投影地圖投影 3.4 地圖分幅與編號地圖分幅與編號土地信息系統(tǒng)LIS23.1 土地信息分類與編碼土地信息分類與編碼 土地信息分類：將土地信息系統(tǒng)化，以便于管理、應(yīng)用和信息共享3.1.1 信息分類的基礎(chǔ)3.1.2 土地利用信息分類3.1.3 土地信息編碼土地信息系統(tǒng)LIS33.1.1信息分類的基礎(chǔ)信息分類的基礎(chǔ) 分類過粗：可能會(huì)影響將來分析的深度。 分類過細(xì)：增大工作量, 計(jì)算機(jī)負(fù)荷加重; 有時(shí)在技術(shù)上也難以做到。（1）分類原則分類原則科學(xué)性

2、原則。按照土地信息特征進(jìn)行科學(xué)分類,采用層級分類法,形成樹形結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)性原則。土地信息分類從最高一級到最低一級應(yīng)該排列成一個(gè)有機(jī)的整體。穩(wěn)定性原則。土地信息分類應(yīng)以我國使用多年的基礎(chǔ)信息和土地利用信息的常規(guī)分類為基礎(chǔ), 能在較長時(shí)間里不發(fā)生重大變更。完整性和可擴(kuò)展性原則。能容納各專業(yè)領(lǐng)域現(xiàn)有的和將來可能產(chǎn)生的所有信息,代碼結(jié)構(gòu)和具體編碼時(shí)應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗟睾徒o出擴(kuò)充辦法。土地信息系統(tǒng)LIS4易用性原則。分類名稱盡量沿用專業(yè)習(xí)慣名稱, 代碼盡可能簡短和便于記憶。靈活性原則。現(xiàn)有系統(tǒng)分類和編碼可靈活轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的分類和代碼。不受比例尺限制原則。分類和代碼應(yīng)當(dāng)包容各種比例尺數(shù)據(jù)庫所涉及的全部要素。與有關(guān)

3、國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致原則。凡已經(jīng)頒布實(shí)施的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)可以直接引用, 與有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)求得最大限度地協(xié)調(diào)一致?？紤]數(shù)據(jù)來源原則。土地利用數(shù)據(jù)一級分類應(yīng)該能夠從衛(wèi)星遙感影像識別, 便于衛(wèi)星遙感監(jiān)測土地資源。土地信息系統(tǒng)LIS5（2）分類體系）分類體系 作為土地信息編碼基礎(chǔ)的分類體系，主要是由分類與作為土地信息編碼基礎(chǔ)的分類體系，主要是由分類與分級方法形成的。分級方法形成的。分類的基本方法；分類的基本方法；分級的概念、原則及基本方法分級的概念、原則及基本方法;分類與分級的關(guān)系。分類與分級的關(guān)系。土地信息系統(tǒng)LIS6：又稱又稱層級分類法層級分類法。是將初始的分類對象按選。是將初始的分類對象

4、按選定的若干個(gè)屬性或特征依次分成若干個(gè)層級目錄，并編排定的若干個(gè)屬性或特征依次分成若干個(gè)層級目錄，并編排成一個(gè)有層次的分類體系。對土地信息的分類一般是采用成一個(gè)有層次的分類體系。對土地信息的分類一般是采用線分類法線分類法。土地信息系統(tǒng)LIS7：將給定的分類對象按選定的若干個(gè)屬性或特將給定的分類對象按選定的若干個(gè)屬性或特征分成互不相依、互不相干的若干方面，每個(gè)面中又分征分成互不相依、互不相干的若干方面，每個(gè)面中又分成許多彼此獨(dú)立的若干個(gè)類目，由類目組合形成類的一成許多彼此獨(dú)立的若干個(gè)類目，由類目組合形成類的一種分類方法。種分類方法。土地信息系統(tǒng)LIS8：是對事物或現(xiàn)象的數(shù)量或特征進(jìn)行等級的是對事

5、物或現(xiàn)象的數(shù)量或特征進(jìn)行等級的劃分，主要包括確定劃分，主要包括確定分級數(shù)分級數(shù)和和分級界限分級界限。分級數(shù)應(yīng)符合數(shù)值估計(jì)精度的要求。分級數(shù)多分級數(shù)應(yīng)符合數(shù)值估計(jì)精度的要求。分級數(shù)多, 數(shù)值估數(shù)值估計(jì)的計(jì)的精度就高精度就高;分級數(shù)應(yīng)顧及可視化的效果分級數(shù)應(yīng)顧及可視化的效果;分級數(shù)應(yīng)符合數(shù)據(jù)的分布特征。分級數(shù)應(yīng)符合數(shù)據(jù)的分布特征。 使級內(nèi)差異盡可能的小使級內(nèi)差異盡可能的小, 各級之間的差異盡可能的大各級之間的差異盡可能的大; 在任何一個(gè)等級內(nèi)部都必須有數(shù)據(jù)在任何一個(gè)等級內(nèi)部都必須有數(shù)據(jù), 任何數(shù)據(jù)都必須落任何數(shù)據(jù)都必須落在某一個(gè)等級內(nèi)在某一個(gè)等級內(nèi); 盡可能采用有規(guī)則變化的分級界線。盡可能采用有規(guī)

6、則變化的分級界線。土地信息系統(tǒng)LIS9在分級時(shí)大多采用數(shù)學(xué)方法，如在分級時(shí)大多采用數(shù)學(xué)方法，如數(shù)列數(shù)列分級分級、最優(yōu)分割等級最優(yōu)分割等級等。等。分類體系中的分級方法所依據(jù)的指標(biāo)，一般以土地特征分類體系中的分級方法所依據(jù)的指標(biāo)，一般以土地特征的的數(shù)量指標(biāo)數(shù)量指標(biāo)或或質(zhì)量指標(biāo)質(zhì)量指標(biāo)為主。為主。 :分類把研究對象劃分為若干個(gè)類組，分級則是對同一類分類把研究對象劃分為若干個(gè)類組，分級則是對同一類組對象再按某一方面量的差別進(jìn)行分級；組對象再按某一方面量的差別進(jìn)行分級；分類描述地物間的分類關(guān)系、隸屬關(guān)系，而土地分級描分類描述地物間的分類關(guān)系、隸屬關(guān)系，而土地分級描述地物間的等級關(guān)系。述地物間的等級關(guān)系。

7、土地信息系統(tǒng)LIS103.1.2土地利用信息分類土地利用信息分類從從土地利用土地利用角度對土地角度對土地信息分類信息分類：&一般以一般以土地利用的類型土地利用的類型、土地利用的性質(zhì)土地利用的性質(zhì)和和土地經(jīng)營土地經(jīng)營的特點(diǎn)的特點(diǎn)為依據(jù)來設(shè)計(jì)分類系統(tǒng)；比如：為依據(jù)來設(shè)計(jì)分類系統(tǒng)；比如： 城市城市: 主要是考慮高密度的土地利用和配置, 并側(cè)重于經(jīng)濟(jì)要素和人文要素； 農(nóng)村農(nóng)村: 則主要是研究大量的自然資源信息及利用問題。&因此, 原國家土地管理局制訂兩套土地利用信息分類體系, 即 :“土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)規(guī)程” 和 “城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程。土地信息系統(tǒng)LIS11從信息系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用角度對土地

8、信息分類：從信息系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用角度對土地信息分類：z基礎(chǔ)地理信息基礎(chǔ)地理信息 指空間參考坐標(biāo)系、地形地貌、水系、植被和線狀指空間參考坐標(biāo)系、地形地貌、水系、植被和線狀道路等基礎(chǔ)信息道路等基礎(chǔ)信息 z專題圖形信息專題圖形信息 指在建立土地信息系統(tǒng)時(shí)將涉及到的有關(guān)土地方面指在建立土地信息系統(tǒng)時(shí)將涉及到的有關(guān)土地方面的信息圖層：的信息圖層：地籍地籍、規(guī)劃、估價(jià)等、規(guī)劃、估價(jià)等z專題屬性信息專題屬性信息 包括反映特定地塊最基本屬性的信息：面積、權(quán)包括反映特定地塊最基本屬性的信息：面積、權(quán)屬、地類等屬、地類等z土地相關(guān)屬性信息土地相關(guān)屬性信息 與土地相關(guān)的其他屬性信息包括與土地相關(guān)的其他屬性信息包括：人口

9、、古跡、：人口、古跡、植被、水文、氣候、交通運(yùn)輸?shù)戎脖?、水文、氣候、交通運(yùn)輸?shù)韧恋匦畔⑾到y(tǒng)LIS12u概念區(qū)分：概念區(qū)分：編碼：編碼：是將經(jīng)過分類的信息用適當(dāng)?shù)臄?shù)碼是將經(jīng)過分類的信息用適當(dāng)?shù)臄?shù)碼(字符串字符串或數(shù)值或數(shù)值)來表示，也稱代碼化。來表示，也稱代碼化。編碼的類型編碼的類型是指代是指代碼符號的表示形式，有數(shù)字型、字母型、數(shù)字和字碼符號的表示形式，有數(shù)字型、字母型、數(shù)字和字母混合型三類。母混合型三類。代碼：代碼：是一個(gè)或一組有序的易于被計(jì)算機(jī)或人識別是一個(gè)或一組有序的易于被計(jì)算機(jī)或人識別與處理的符號，是計(jì)算機(jī)的符號，是計(jì)算機(jī)鑒別和與處理的符號，是計(jì)算機(jī)的符號，是計(jì)算機(jī)鑒別和查找信息的主要

10、依據(jù)和手段。查找信息的主要依據(jù)和手段。編碼的直接產(chǎn)物就是代碼，而分類分級則是編碼編碼的直接產(chǎn)物就是代碼，而分類分級則是編碼的基礎(chǔ)。的基礎(chǔ)。3.1.3土地信息編碼土地信息編碼土地信息系統(tǒng)LIS13uLIS中屬性信息代碼種類中屬性信息代碼種類(分類碼分類碼和和標(biāo)識碼標(biāo)識碼):分類碼：分類碼：根據(jù)土地信息分類體系設(shè)計(jì)出來的用于識根據(jù)土地信息分類體系設(shè)計(jì)出來的用于識別不同類別的數(shù)據(jù)，根據(jù)它可以從數(shù)據(jù)中查找出所別不同類別的數(shù)據(jù)，根據(jù)它可以從數(shù)據(jù)中查找出所需類別的全部數(shù)據(jù)。需類別的全部數(shù)據(jù)。土地信息系統(tǒng)LIS14標(biāo)識碼：標(biāo)識碼：在分類碼的基礎(chǔ)上，對每類數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出在分類碼的基礎(chǔ)上，對每類數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出全部或主要

11、實(shí)體的標(biāo)識碼，用以對某一類數(shù)據(jù)中全部或主要實(shí)體的標(biāo)識碼，用以對某一類數(shù)據(jù)中的某個(gè)實(shí)體進(jìn)行個(gè)別查詢檢索，從而彌補(bǔ)分類碼的某個(gè)實(shí)體進(jìn)行個(gè)別查詢檢索，從而彌補(bǔ)分類碼不能進(jìn)行個(gè)體分離的缺陷。不能進(jìn)行個(gè)體分離的缺陷。土地信息系統(tǒng)LIS15土地信息系統(tǒng)LIS16u屬性信息編碼方法舉例：屬性信息編碼方法舉例：如縣級農(nóng)用地分等如縣級農(nóng)用地分等單元編號單元編號：這是一種：這是一種標(biāo)識碼標(biāo)識碼，單元編號用單元編號用12位數(shù)字表示：省級行政代碼（位數(shù)字表示：省級行政代碼（2位）位）+地級市行政代碼（地級市行政代碼（2位）位）+縣級行政代碼（縣級行政代碼（2位）位）+單元流水編號（單元流水編號（6位）。行政代碼按位）

12、。行政代碼按中華人中華人民共和國行政區(qū)劃代碼民共和國行政區(qū)劃代碼（GB2260-91）執(zhí)行。）執(zhí)行。單元流水編號不足單元流水編號不足6位前面補(bǔ)位前面補(bǔ)0。 土地信息系統(tǒng)LIS17u空間信息的編碼方式：空間信息的編碼方式：用空間坐標(biāo)來表示地理要素的位置用空間坐標(biāo)來表示地理要素的位置空間坐標(biāo)碼空間坐標(biāo)碼在空間要素間建立起聯(lián)系，反映空間位置上的相在空間要素間建立起聯(lián)系，反映空間位置上的相互關(guān)系互關(guān)系拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、四叉樹結(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、四叉樹結(jié)構(gòu)對空間要素人為的給定一些編碼或字符串對空間要素人為的給定一些編碼或字符串空間空間位置附加屬性碼位置附加屬性碼比較：比較：空間坐標(biāo)碼空間坐標(biāo)碼有定位精確、圖形顯示直觀

13、的優(yōu)有定位精確、圖形顯示直觀的優(yōu)點(diǎn)，點(diǎn)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、四叉樹結(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、四叉樹結(jié)構(gòu)能建立空間要素之間空能建立空間要素之間空間位置上的相互聯(lián)系，間位置上的相互聯(lián)系，空間位置附加屬性碼空間位置附加屬性碼便于人便于人的識別、記憶。因此，一個(gè)實(shí)用的土地信息系統(tǒng)往的識別、記憶。因此，一個(gè)實(shí)用的土地信息系統(tǒng)往往是同時(shí)使用上述三類編碼，以相互取長補(bǔ)短。往是同時(shí)使用上述三類編碼，以相互取長補(bǔ)短。土地信息系統(tǒng)LIS18思考：地球空間中空間實(shí)體的位置如何表達(dá)？思考：地球空間中空間實(shí)體的位置如何表達(dá)？3.2 土地信息的空間參考系土地信息的空間參考系l依坐標(biāo)絕對定位依坐標(biāo)絕對定位l依空間實(shí)體間的空間關(guān)系依空間實(shí)體間的空

14、間關(guān)系 土地?cái)?shù)據(jù)輸入必須在統(tǒng)一的（或轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的）土地空間參考框架下才能保證描述同一目標(biāo)的不同來源的土地信息相互正確地對照。土地信息系統(tǒng)LIS193.2.1地球空間模型描述地球空間模型描述 根據(jù)大地測量學(xué)的研究成果，地球表面根據(jù)大地測量學(xué)的研究成果，地球表面幾何模型可以分為四類：幾何模型可以分為四類：v地球的自然表面地球的自然表面v相對抽象的面相對抽象的面,即大地水準(zhǔn)面即大地水準(zhǔn)面v地球橢球體地球橢球體v其他數(shù)學(xué)模型其他數(shù)學(xué)模型土地信息系統(tǒng)LIS20地球的自然表面：地球的自然表面：它是一個(gè)起伏不平，十分不規(guī)則的表面，包括海洋底部、高山、高原等在內(nèi)的固體地球表面非常復(fù)雜，難以用數(shù)學(xué)表達(dá)式描述，不

15、適合建模，各種幾何量算也十分的困難。土地信息系統(tǒng)LIS21相對抽象的面，即大地水準(zhǔn)面：相對抽象的面，即大地水準(zhǔn)面：假設(shè)當(dāng)海水處于完全靜止的平衡狀態(tài)時(shí)，從海平面延伸到所有大陸下部，而與地球重力方向處處正交的一個(gè)連續(xù)、閉合的水準(zhǔn)面。盡管大地水準(zhǔn)面比起實(shí)際的固體地球表面要平滑得多，但實(shí)際上，由于海水溫度的變化，盛行風(fēng)的存在，可以導(dǎo)致海平面高達(dá)百米以上的起伏變化，這使得大地水準(zhǔn)面十分復(fù)雜而不能在其上進(jìn)行運(yùn)算。 土地信息系統(tǒng)LIS22ab地球橢球體：地球橢球體：以大地水準(zhǔn)面為基礎(chǔ)建立的。雖然大地水準(zhǔn)面十分復(fù)雜，但從整體來看，起伏是微小的，很接近與繞自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的橢球體，所以在測量和制圖中就用旋轉(zhuǎn)橢球來代替

16、大地球體，這個(gè)旋轉(zhuǎn)球體通常稱地球橢球體地球橢球體。地球橢球體是建立土地信息空間參考系的基礎(chǔ)基礎(chǔ)。橢球體元素：橢球體元素：長半徑(a)短半徑(b)扁率(),計(jì)算公式如下： =(a-b)/b 一個(gè)國家或地區(qū)在建立大地參考系時(shí)，為使地球橢球面更切合本國或本地區(qū)的自然地球表面，往往需要選擇合適的橢球參數(shù)、確定一個(gè)大地原點(diǎn)的起始數(shù)據(jù)，并進(jìn)行橢球的定位和定向。土地信息系統(tǒng)LIS23 我國參照前蘇聯(lián)從1953年起采用克拉索夫斯基橢球體克拉索夫斯基橢球體(Krassovsky)(Krassovsky)建立了我國的北京北京5454坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)。到20世紀(jì)80年代初，我國已基本完成了天文大地測量，經(jīng)計(jì)算表明，

17、54坐標(biāo)系統(tǒng)普遍低于我國的大地水準(zhǔn)面，平均誤差為29米左右。1978年采用國際大地測量協(xié)會(huì)推薦的19751975地球橢球體地球橢球體建立了我國新的大地坐標(biāo)系統(tǒng)西安西安8080坐坐標(biāo)系統(tǒng)標(biāo)系統(tǒng)。我國大地測量就是依這兩種坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行的。由于兩種坐標(biāo)系統(tǒng)地球橢球參數(shù)、定位和定向的變化，必然引起地形圖的圖廓線、公里線以及地形地物相關(guān)位置的改變。因此，建立土地信息系統(tǒng)時(shí)，若同時(shí)使用根據(jù)兩種坐標(biāo)系統(tǒng)測制的地形圖的情況下，必然會(huì)涉及54坐標(biāo)向80坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的問題。土地信息系統(tǒng)LIS24 美國國防部在1984年建立了世界大地測量坐標(biāo)系統(tǒng)世界大地測量坐標(biāo)系統(tǒng)（World Geodetic System），簡稱WG

18、S-84WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)，是目前國際上統(tǒng)一采用的大地坐標(biāo)系。WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)所使用的地球橢球體，稱為WGS-84橢球體。 目前GPSGPS定位定位所得出的結(jié)果都屬于WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)。而在工程中使用的大多是國家坐標(biāo)系，因此要建立WGS-84和國家坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換模型，目前已有坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型可求得WGS-84和國家坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，進(jìn)而得到國家坐標(biāo)系成果。土地信息系統(tǒng)LIS25圖圖3-1 地球的自然表面、大地水準(zhǔn)面地球的自然表面、大地水準(zhǔn)面面和地球橢球體之間的關(guān)系面和地球橢球體之間的關(guān)系 土地信息系統(tǒng)LIS26其他數(shù)學(xué)模型：其他數(shù)學(xué)模型：為了解決特定的大地測量問題為了解決特定

19、的大地測量問題而提出的。如類地形面而提出的。如類地形面(Tel1uriod) 、準(zhǔn)大地水、準(zhǔn)大地水準(zhǔn)面、靜態(tài)水平衡橢球體等。準(zhǔn)面、靜態(tài)水平衡橢球體等。土地信息系統(tǒng)LIS273.2.2土地信息的空間參考系土地信息的空間參考系空間參考系：空間參考系：主要指主要指大地參考系大地參考系，是指用數(shù)學(xué)方法，是指用數(shù)學(xué)方法來定義地面實(shí)體在通用坐標(biāo)系中的絕對位置和大小。來定義地面實(shí)體在通用坐標(biāo)系中的絕對位置和大小。大地參考系的基礎(chǔ)是大地參考系的基礎(chǔ)是地球橢球體地球橢球體。常用的大地參考常用的大地參考系系有：有：l地理坐標(biāo)系地理坐標(biāo)系l空間大地直角坐標(biāo)系空間大地直角坐標(biāo)系l平面直角坐標(biāo)系平面直角坐標(biāo)系同一坐標(biāo)系

20、統(tǒng)下坐標(biāo)有多種不同的表現(xiàn)形式，同一坐標(biāo)系統(tǒng)下坐標(biāo)有多種不同的表現(xiàn)形式，一種形式實(shí)際上就是一種坐標(biāo)系。一種形式實(shí)際上就是一種坐標(biāo)系。 土地信息系統(tǒng)LIS28l地理坐標(biāo)系：以地理坐標(biāo)系：以經(jīng)緯經(jīng)緯和和緯度緯度表示地面點(diǎn)位置表示地面點(diǎn)位置的球面坐標(biāo)系。的球面坐標(biāo)系。u 地理坐標(biāo)系地理坐標(biāo)系 地理坐標(biāo)根據(jù)參考基準(zhǔn)不同可分為：地理坐標(biāo)根據(jù)參考基準(zhǔn)不同可分為：大地經(jīng)大地經(jīng)緯度緯度、天文經(jīng)緯度天文經(jīng)緯度。土地信息系統(tǒng)LIS29圖圖3-2 大地經(jīng)緯度的起算基準(zhǔn)大地經(jīng)緯度的起算基準(zhǔn)NSE 赤道緯線大地子午面WP PB BL L始起O O 大地經(jīng)緯度以大地經(jīng)緯度以參考橢球面參考橢球面和和法線法線作為基準(zhǔn)面和作為基

21、準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線；天文經(jīng)緯度是以基準(zhǔn)線；天文經(jīng)緯度是以水準(zhǔn)面水準(zhǔn)面和和鉛垂線鉛垂線為基準(zhǔn)為基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線。面和基準(zhǔn)線。土地信息系統(tǒng)LIS30大地經(jīng)度：大地經(jīng)度：觀測點(diǎn)大地子午面與起始大地子午面之間觀測點(diǎn)大地子午面與起始大地子午面之間的兩面角，的兩面角，大地緯度：大地緯度：觀測點(diǎn)橢球垂直線（法線）與觀測點(diǎn)橢球垂直線（法線）與赤道面之間的夾角；赤道面之間的夾角； 天文經(jīng)度：天文經(jīng)度：觀測點(diǎn)子午面與起始天文子午面之間的兩觀測點(diǎn)子午面與起始天文子午面之間的兩面角，面角，天文緯度：天文緯度：觀測點(diǎn)鉛垂線（重力線）與赤道面觀測點(diǎn)鉛垂線（重力線）與赤道面之間的夾角；之間的夾角；經(jīng)度向東量度為經(jīng)度向東量度為東經(jīng)東

22、經(jīng)(正正)，向西量度為，向西量度為西經(jīng)西經(jīng)(負(fù)負(fù)) ，其，其值各為值各為0180；緯度向北量度為；緯度向北量度為北緯北緯(正正) ，向南量，向南量度為度為南緯南緯(負(fù)負(fù)) ，其值各為，其值各為090。比如，比如，我國地處東半球，又處于北半球，所以我國地我國地處東半球，又處于北半球，所以我國地域內(nèi)各點(diǎn)的地理坐標(biāo)都是東經(jīng)和北緯。如北京某地點(diǎn)域內(nèi)各點(diǎn)的地理坐標(biāo)都是東經(jīng)和北緯。如北京某地點(diǎn)的地理坐標(biāo)為東經(jīng)的地理坐標(biāo)為東經(jīng)11628，北緯，北緯3954。土地信息系統(tǒng)LIS31u 空間大地直角坐標(biāo)系空間大地直角坐標(biāo)系l以橢球中心以橢球中心O為笛卡爾坐標(biāo)系原點(diǎn)，為笛卡爾坐標(biāo)系原點(diǎn)，OZ軸與軸與橢球的旋轉(zhuǎn)軸一

23、致，橢球的旋轉(zhuǎn)軸一致，OX軸位于起始子午面和軸位于起始子午面和赤道面的交線赤道面的交線上，在赤道方上，在赤道方向上與向上與X軸正交軸正交的方向?yàn)榈姆较驗(yàn)閅軸，軸，OXYZ構(gòu)成構(gòu)成右右手坐標(biāo)系手坐標(biāo)系。圖圖3-3 空間大地直角坐標(biāo)系空間大地直角坐標(biāo)系土地信息系統(tǒng)LIS32 運(yùn)用地圖投影的方法，建立地球表面運(yùn)用地圖投影的方法，建立地球表面和平面上點(diǎn)的函數(shù)關(guān)系，使地球表面上和平面上點(diǎn)的函數(shù)關(guān)系，使地球表面上任意一個(gè)由地理坐標(biāo)確定的點(diǎn)，在平面任意一個(gè)由地理坐標(biāo)確定的點(diǎn)，在平面上必有一個(gè)與其相對應(yīng)的點(diǎn)，平面上任上必有一個(gè)與其相對應(yīng)的點(diǎn)，平面上任一點(diǎn)的位置可以用一點(diǎn)的位置可以用極坐標(biāo)極坐標(biāo)或或直角坐標(biāo)直角

24、坐標(biāo)表表示。我國目前采用示。我國目前采用高斯高斯-克呂格投影克呂格投影來建來建立地球表面和平面上點(diǎn)的函數(shù)關(guān)系。立地球表面和平面上點(diǎn)的函數(shù)關(guān)系。u 平面直角坐標(biāo)系平面直角坐標(biāo)系oXY土地信息系統(tǒng)LIS33 空間點(diǎn)的高程是以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)建立的，大地空間點(diǎn)的高程是以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)建立的，大地水準(zhǔn)面又由地球重力場決定。由于地球重力場的復(fù)雜水準(zhǔn)面又由地球重力場決定。由于地球重力場的復(fù)雜性，大地水準(zhǔn)面不能惟一確定，各國或地區(qū)均是選擇性，大地水準(zhǔn)面不能惟一確定，各國或地區(qū)均是選擇一個(gè)平均水平面來代替它，以建立高程基準(zhǔn)。一個(gè)平均水平面來代替它，以建立高程基準(zhǔn)。 我國有我國有1956年黃海高程系年黃海高程

25、系和和1985年國家高程基準(zhǔn)年國家高程基準(zhǔn)。轉(zhuǎn)換關(guān)系為轉(zhuǎn)換關(guān)系為：H85=H56-0.029 ，式中式中 : H85、H56一一一一新舊高程基準(zhǔn)原點(diǎn)的正常高程新舊高程基準(zhǔn)原點(diǎn)的正常高程。 在建立在建立LIS時(shí)，若采用不同高程基準(zhǔn)的地形圖或工時(shí)，若采用不同高程基準(zhǔn)的地形圖或工程圖做基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)將高程基準(zhǔn)全部統(tǒng)一到程圖做基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)將高程基準(zhǔn)全部統(tǒng)一到1985年年國家高程基準(zhǔn)。國家高程基準(zhǔn)。u 高程參考系統(tǒng)高程參考系統(tǒng)土地信息系統(tǒng)LIS34u GIS GIS中常用的坐標(biāo)系是與地圖測繪密切相中常用的坐標(biāo)系是與地圖測繪密切相關(guān)的關(guān)的地理坐標(biāo)系和平面直角坐標(biāo)系。土地信息系統(tǒng)LIS35 為什么進(jìn)行地圖

26、投影？為什么進(jìn)行地圖投影？ 采用平面直角坐標(biāo)系較符合人們的習(xí)慣，采用平面直角坐標(biāo)系較符合人們的習(xí)慣，但直接把大地坐標(biāo)系展平作為直角坐標(biāo)系時(shí)，但直接把大地坐標(biāo)系展平作為直角坐標(biāo)系時(shí)，不能正確表示各地面景物的形狀、大小和相不能正確表示各地面景物的形狀、大小和相互關(guān)系互關(guān)系，圖形失直較嚴(yán)重。，圖形失直較嚴(yán)重。 什么是地圖投影？什么是地圖投影？ 地圖投影就是指建地圖投影就是指建 立地球表面上的點(diǎn)與立地球表面上的點(diǎn)與 投影平面上的點(diǎn)之間投影平面上的點(diǎn)之間 的一一對應(yīng)關(guān)系。的一一對應(yīng)關(guān)系。3-3 地圖投影地圖投影圖3-4 地圖投影（摘自 Understanding GIS）土地信息系統(tǒng)LIS36地圖投影變

27、形形式地圖投影變形形式長度變形長度變形：地圖上的經(jīng)緯線長度并非都是按：地圖上的經(jīng)緯線長度并非都是按照同一比例縮小的；照同一比例縮小的；面積變形面積變形：地圖上經(jīng)緯度線網(wǎng)格面積不是按：地圖上經(jīng)緯度線網(wǎng)格面積不是按照同一比例縮小的；照同一比例縮小的；角度變形角度變形：地圖上角度與相應(yīng)景物在球面上：地圖上角度與相應(yīng)景物在球面上的相應(yīng)角度不相等。的相應(yīng)角度不相等。土地信息系統(tǒng)LIS37地圖投影的選擇地圖投影的選擇高斯高斯-克呂格投影克呂格投影u采用高斯橫圓柱投影的方法來建立平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)，采用高斯橫圓柱投影的方法來建立平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)，稱為稱為高斯平面直角坐標(biāo)高斯平面直角坐標(biāo)。在。在我國我國, 除除

28、 1:1000000 地形圖采地形圖采用用Lambert(正軸等角割圓錐正軸等角割圓錐)投影外投影外, 其余基本比例尺地其余基本比例尺地圖圖 (1:500 000、1:250 000、1:100 000、1:50 000、 1:25 000、1:10 000、1:5 000)均采用均采用高斯高斯-克呂格克呂格(橫軸等角切橫軸等角切橢圓柱橢圓柱)投影投影。土地信息系統(tǒng)LIS38u投影的基本思想：投影的基本思想： 設(shè)想用一個(gè)大小合適的橢圓柱面，橫套在參考橢球體的外面，如設(shè)想用一個(gè)大小合適的橢圓柱面，橫套在參考橢球體的外面，如下圖左所示。下圖左所示。 地球表面上只有一條子午線與柱面相切，在保持投影前

29、后相應(yīng)圖地球表面上只有一條子午線與柱面相切，在保持投影前后相應(yīng)圖形等角的條件下，將球面上的圖形投影到柱面上，然后將柱面沿著形等角的條件下，將球面上的圖形投影到柱面上，然后將柱面沿著過南北極的母線切開，并展成平面，就得一張平面圖形了。過南北極的母線切開，并展成平面，就得一張平面圖形了。 球面上的點(diǎn)與平面上的點(diǎn)建立起一一對應(yīng)的關(guān)系。如下圖右所示，球面上的點(diǎn)與平面上的點(diǎn)建立起一一對應(yīng)的關(guān)系。如下圖右所示，相切的那條子午線，投影后為直線，長度不變。它兩邊的子午線投相切的那條子午線，投影后為直線，長度不變。它兩邊的子午線投影后為凹向相切的子午線，長度變長，距離相切子午線愈遠(yuǎn)則變形影后為凹向相切的子午線，

30、長度變長，距離相切子午線愈遠(yuǎn)則變形愈大。愈大。 投影結(jié)果投影結(jié)果為中央經(jīng)線和赤道投影都成直線。若為中央經(jīng)線和赤道投影都成直線。若以中央經(jīng)線的投影以中央經(jīng)線的投影作為縱坐標(biāo)軸作為縱坐標(biāo)軸(X), 赤道投影作為橫坐標(biāo)軸赤道投影作為橫坐標(biāo)軸 (Y), 兩投影的交點(diǎn)作為坐兩投影的交點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)原點(diǎn)(O),正好構(gòu)成正好構(gòu)成平面直角坐標(biāo)系平面直角坐標(biāo)系。土地信息系統(tǒng)LIS39u投影帶的劃分：投影帶的劃分：由上所述，高斯投影的最大變形處為各投影帶在赤道邊緣由上所述，高斯投影的最大變形處為各投影帶在赤道邊緣處，為了控制變形，我國地形圖采用處，為了控制變形，我國地形圖采用分帶方法分帶方法，即將地球，即將地球

31、按一定間隔的經(jīng)差按一定間隔的經(jīng)差(6或或3)劃分為若干相互不重疊的投劃分為若干相互不重疊的投影帶，各帶分別投影。影帶，各帶分別投影。1：2.5萬至萬至1：50萬萬的地形圖均采用的地形圖均采用6分帶分帶方案，即從格林尼治零度經(jīng)線起算，每方案，即從格林尼治零度經(jīng)線起算，每6為一個(gè)為一個(gè)投影帶，全球共分為投影帶，全球共分為60個(gè)投影帶。我國領(lǐng)土位于東經(jīng)個(gè)投影帶。我國領(lǐng)土位于東經(jīng)72到到136之間，共包括之間，共包括11個(gè)投影帶個(gè)投影帶(1323帶帶)。1：1萬及更萬及更大比例尺大比例尺地形圖采用地形圖采用3分帶分帶方案，全球共分為方案，全球共分為120個(gè)投影個(gè)投影帶。下圖為高斯投影帶。下圖為高斯投影

32、6和和3帶分帶方案。帶分帶方案。土地信息系統(tǒng)LIS40注意：注意：我國位于北半球，全部我國位于北半球，全部X值都是正值。在每個(gè)投值都是正值。在每個(gè)投影帶中則有一半的影帶中則有一半的Y坐標(biāo)值為負(fù)。為了避免坐標(biāo)值為負(fù)。為了避免Y坐標(biāo)坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值，規(guī)定縱坐標(biāo)軸向西平移出現(xiàn)負(fù)值，規(guī)定縱坐標(biāo)軸向西平移500km(半個(gè)投半個(gè)投影帶的最大寬度不超過影帶的最大寬度不超過500km); 又為了區(qū)別各帶坐又為了區(qū)別各帶坐標(biāo)的不同標(biāo)的不同, 規(guī)定在規(guī)定在Y值值(己加己加500km)的前面冠以帶號的前面冠以帶號，這種坐標(biāo)稱為這種坐標(biāo)稱為國家統(tǒng)一坐標(biāo)國家統(tǒng)一坐標(biāo)。在實(shí)際計(jì)算時(shí)在實(shí)際計(jì)算時(shí), 要去要去掉帶號并減去掉帶號并

33、減去500Km恢復(fù)原來的數(shù)值?；謴?fù)原來的數(shù)值。如：如：某點(diǎn)某點(diǎn)Y=19123456.789m，該點(diǎn)位于，該點(diǎn)位于19帶內(nèi)，其帶內(nèi)，其相對相對于中央子午線而言于中央子午線而言的橫坐標(biāo)是：首先去掉帶號，的橫坐標(biāo)是：首先去掉帶號，再減去再減去500KM，最后得，最后得y=-376543.211m。土地信息系統(tǒng)LIS41 地形圖中，讀取控制點(diǎn)的坐標(biāo)，圖中紅色點(diǎn)的控地形圖中，讀取控制點(diǎn)的坐標(biāo)，圖中紅色點(diǎn)的控制點(diǎn)坐標(biāo)為（制點(diǎn)坐標(biāo)為（564000,2776000564000,2776000），單位：米），單位：米土地信息系統(tǒng)LIS42思考題：思考題：下圖中紅色點(diǎn)的平面坐標(biāo)？下圖中紅色點(diǎn)的平面坐標(biāo)？土地信息系

34、統(tǒng)LIS43高斯克呂格投影高斯克呂格投影u高斯高斯- -克呂格投影克呂格投影投影的換帶：投影的換帶： 由于每個(gè)帶分別建立自己的坐標(biāo)系，且各帶坐標(biāo)系由于每個(gè)帶分別建立自己的坐標(biāo)系，且各帶坐標(biāo)系上相互獨(dú)立。當(dāng)覆蓋范圍跨越不同帶時(shí)應(yīng)以一個(gè)帶為上相互獨(dú)立。當(dāng)覆蓋范圍跨越不同帶時(shí)應(yīng)以一個(gè)帶為主，將相鄰帶的坐標(biāo)換算成本帶的坐標(biāo)，這就是主，將相鄰帶的坐標(biāo)換算成本帶的坐標(biāo)，這就是換帶換帶問題。問題。(1)(1)直接換帶直接換帶：(X(X1 1，Y Y1 1) )一一 (L(L，B)B)一一 (X(X2 2，y y2 2) )。(2)(2)間接換帶間接換帶：根據(jù)專門的換帶表按一定的公式查表：根據(jù)專門的換帶表按一

35、定的公式查表計(jì)算。計(jì)算。由于目前計(jì)算機(jī)應(yīng)用普及由于目前計(jì)算機(jī)應(yīng)用普及, ,換帶計(jì)算一般換帶計(jì)算一般采用采用編程編程方方式式由計(jì)算機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。土地信息系統(tǒng)LIS44土地信息系統(tǒng)LIS453.4.1地圖分幅地圖分幅3.4 地圖分幅與編號地圖分幅與編號l矩形分幅矩形分幅 每幅地圖的圖廓都是一個(gè)矩形，因此，相鄰圖幅是以每幅地圖的圖廓都是一個(gè)矩形，因此，相鄰圖幅是以直線劃分的?？煞譃橹本€劃分的?？煞譃槠唇拥钠唇拥暮秃筒黄唇拥牟黄唇拥膬煞N。兩種。 l經(jīng)緯線分幅（梯形分幅）經(jīng)緯線分幅（梯形分幅） 地圖的圖廓由經(jīng)緯線構(gòu)成。這是當(dāng)前世界各國地形圖地圖的圖廓由經(jīng)緯線構(gòu)成。這是當(dāng)前世界各國地形圖和大

36、區(qū)域的小比例尺分幅地圖所采用的主要分幅形式。和大區(qū)域的小比例尺分幅地圖所采用的主要分幅形式。我國的基本比例尺地圖就是以我國的基本比例尺地圖就是以經(jīng)緯線分幅經(jīng)緯線分幅制作的。制作的。 土地信息系統(tǒng)LIS463.4.2我國基本比例尺地形圖的分幅與編號我國基本比例尺地形圖的分幅與編號u70-80 年代我國基本比例尺地形圖的分幅編號年代我國基本比例尺地形圖的分幅編號圖圖3-5 1 100萬地圖的分幅編號萬地圖的分幅編號在國際規(guī)定在國際規(guī)定 1 100 萬地形圖基礎(chǔ)上，按經(jīng)緯度進(jìn)行分幅編號。萬地形圖基礎(chǔ)上，按經(jīng)緯度進(jìn)行分幅編號。土地信息系統(tǒng)LIS47表表3-1 70-80年代國家基本比例尺地形圖分幅編號

37、表年代國家基本比例尺地形圖分幅編號表 土地信息系統(tǒng)LIS48以1：100萬為基礎(chǔ)分；例J-50BACD1:100萬萬: J-501:50萬:2*2 等分100萬圖; J-50-A1:20萬:6*6 等分100萬圖; J-50-(32)1:10萬:12*12 等分100萬圖; J-50-144土地信息系統(tǒng)LIS49以1：10萬為基礎(chǔ)再分；例J-50-5 (1)(2)ABCD12341:5萬:2*2 等分10萬圖萬圖; J-50-5-A1:2.5萬:2*2 等分5萬圖; J-50-5-A-41:1萬:8*8 等分10萬圖; J-50-5-(64)土地信息系統(tǒng)LIS50u90 年代我國基本比例尺地形圖的分幅編號年代我國基本比例尺地形圖的分幅編號方法方法：按：按1991年制訂的國家標(biāo)準(zhǔn)年制訂的國家標(biāo)準(zhǔn)國家基本比例尺地國家基本比例尺地 形圖分幅和編號形圖分幅和編號進(jìn)行分幅和編號。進(jìn)行分幅和編號。特點(diǎn)特點(diǎn)：1）1 5000被列入我國基本比例尺地形圖系列；被列入我國基本比例尺地形圖系列；2）分幅全部由）分幅全部由1 100萬地圖逐次加密劃分而成