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GIS | 座標系統與地圖投影

關於座標系統,首先要了解一些基本的概念,比如,大地基準,包括天球,天極,黃道等等。

這裡簡單介紹一下地球橢球的概念,地球是一個不規則的球體,所以如果完全按照地球原來的形狀去求解關於地球的問題是相當複雜的,由於地球的形狀類似於一個橢球體,所以我們選擇利用一個橢球體來代替地球以便於我們對問題的求解。

而地球橢球建立的方法也是多樣的,如果根據地球的質心建立一個與全球範圍吻合程度最高的橢球,我們稱之為總地球橢球,而根據它建立的座標系統則稱之為地心座標系,地心座標系是地心大地基準。地心座標系世界最常用的是美國國防部的WGS84大地座標系,CGCS2000大地座標系是全球座標系在我國的具體實現,對於我國以後在世界範圍的發展有很重要的意義。

如果是根據某一塊區域的形狀建立的最吻合該區域的橢球,可能不與地球質心重合,但是對解決該地區的問題最方便,根據這樣的條件建立的座標系統稱之為參心座標系。我國的參心座標系,北京54是由於當時的技術不夠,所以是利用的當時前蘇聯的橢球引數,原點在前蘇聯。後來為了適應發展又建立了西安1980座標系等。

不同的大地座標系之間的轉換需要利用3個平移引數,3個旋轉引數,1個尺度變化引數外還需要2個地球橢球元素變化引數。

關於地圖投影,由於地球是一個橢球,而地圖是一個平面,所以就產生了球面與平面的矛盾,為了解決這個矛盾就必須採用地圖投影的方法。

地圖投影一般採用幾何透視的方法,包括圓錐投影,圓柱投影,方位投影等等,不同的投影方式會產生不同的形變,我們可以根據不同的需求採用不同的投影方式。

幾何透視法
幾何透視法

隨著數學的發展,人們普遍採用數學分析的方法來解決地圖投影的問題,實質是建立,地球面上點的座標與平面座標之間一一對應的函式關係(李國藻等,1993)。

以上為個人見解,不足之處望指正。