II 地理信息系统的基础 - 地图投影与地理坐标系

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1 II 地理信息系统的基础 - 地图投影与地理坐标系
1 地图投影(Map Projection)的重要性！ 2 地球椭球体(Spheroid/Ellipsoid) 3 大地基准点（大地原点）(Datum) 4 地理坐标系 5 投影变形 6 投影分类 7 投影选择的一般原则 8 常用地图投影 使用GIS软件时，不可能绕过去的部分！ 我自己感觉，学习这门课时，这部分在课堂上强调不够，在具体工作时/整合不同来源的数据，不顺手。 有花了许多时间，自己补习，才过关的。 觉得很有必要，把这一部分单独拿出来，炒炒冷饭。 测绘专业的学生，基础最好。 大学的有关课程，可能讲过，但是时间久了，记忆不清楚了。 从来就没有学过。 许多国外的学生，如日本/东南亚的学生也是一塌糊涂。 杨启合 Map Projection Transformation – Principles and Applications Qihe Yang, John P. Snyder and Waldo R. Tobler Taylor and Francis 2000 Zhengzhou Institute of Surveying and Mapping USGS Professor Emeritus, University of California, Santa Barbara

2 1 地图投影在GIS应用中的重要性 现实世界与计算机抽象空间的桥梁 空间数据配准与空间数据复合的基础 空间数据共享的需要
不同来源的数据，坐标投影/空间坐标系是不同的 空间分析的前提是进行空间数据配准，把所有数据转换到同一个坐标系统中。 即使没有外来数据，用户也应该注明其数据的投影类型/坐标系等基本元数据，以便可以共享。 否则，只是一堆烂数据而已，价值有限。

3 2 地球椭球体 2.1 地球 地球是一个赤道半径(a)长、极半径(b)短的近似椭球体(a-b ≈21km)。
其中，两个极半径也存在差别(几十米)，北极略突出、南极略扁平，近于梨形。 WGS 84 GRS 1980 地理空间坐标是一个球面坐标，用径纬度来表示地图上的各个点。 地球上： 地轴连接两极 赤道面是通过地心，垂直于地轴的平面。 子午面是通过地球旋转轴的面； 本初子午面

4    一、地球的形状和大小     测量工作是在地面上进行的，而地球的自然表面又是一个有山、谷、江、湖、海洋等等起伏的复杂曲面。它是一个不规则的、不能用简单的数字模型来表达 的曲面。为了解决测量中所产生的几何问题，应该选择一个形状和大小都很接近于地球而其数学运算又较方便的体形，来代替地球的形状，以便把观测结果归化到这 个体形的表面去进行计算。为此，首先必须了解地球的形状和大小。     我们知道，在地球上，海洋占地球表面的71％，而最高的珠穆朗玛峰高出海水面不超过9千米，最低的马里亚纳海沟低于海水面不超过11千米，这和地 球半径六千余千米比较，不算显著的起伏。因此，地球总的体形可认为是被海水所包围的球体。 海洋或湖泊的水面在自由静止时的表面，称为水准面。与水准面相切的平面称为水平面。水准面上的各点重力方向与该点的水准面成正交。水准面有无数多个，其中 与平均海水面相吻合的水准面，称为大地水准面。设想将大地水准面延伸到大陆的内部，使它形成一个连续而闭合的曲面，作为地球的形体，称为大地体。     世界各国或地区，均选择某个平均海水面来代替大地水准面，如图2—1所示。我国过去采用黄海平均海水面作为高程基准，即以1950年至1956年 间青岛验潮站获得的平均海水面作为高程基准面，称为56年黄海高程系，所测国家水准原点(青岛原点)高程为72．289米。1985年国家高程基准，则是 采用青岛验潮站1952年至1979年验潮资料计算确定的。所测国家水准原点(青岛原点)高程为72．260米。即1985年高程基准面高出原1956年 黄海平均海水面0．029米。

5 2.2 地球椭球体 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: 可以假想，大地球体绕短轴(地轴)旋转，形成一个表面光滑的球体，即旋转椭球体（双轴椭球体）。一般称为地球椭球体，为世界各国普遍采用。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。 地球表面的72％被流体状态的海水所覆盖。假设，当海水处于完全静止的平衡状态时，存在着一个从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。以大地水准面为基准，可以用水准仪完成地球自然表面上任一点高程的测量。 为便于计算，广泛采用双轴椭球体（即旋转椭球体）作为地球形体的参考模型。 旋转椭球体是地球表面几何模型中最简单一类模型，为世界各国普遍采用作为测量工作的基准。

6 2.3 常见地球椭球体的主要参数一览表

7 在大地测量中，所有的观测值均应尽量转换到参考椭球面上。地面上任意点的位置，可用大地经度() 、大地纬度()、大地高度(h)表示。
2.4 WGS84 World Geodetic System reference spheroid of 1984, which is satellite-determined spheroid. 通常，各国使用的地球椭球体不同。即使椭球体相同，球体中心原点以及坐标轴旋转角度也可能不同。 卫星导航需要一个统一的大地坐标系统来精确定位 –> WGS84。 在大地测量中，所有的观测值均应尽量转换到参考椭球面上。地面上任意点的位置，可用大地经度() 、大地纬度()、大地高度(h)表示。 大地经度参考椭球面上某一点的大地子午面与本初子午面间的两面角。东经为正，西经为负。 大地纬度参考椭球面上某一点的法线(垂直线)与赤道面的交角。北纬为正，南纬为负。

8 3 大地基准点 Geodetic Datum 大地基准点是大地坐标系的起算点。
大地基准点是综合地形、地质、大地构造、天文、重力和大地测量等因素，根据天文大地网整体平差时确定的。 北京1954坐标系的大地基准点是前苏联普尔科沃天文台。 西安1980坐标系的大地基准点是陕西省泾阳县永乐镇北洪流村。

9 七参数法： 用于投影转换时，椭球体相对于世界坐标系WGS84的椭球定位。 dX，dY，dZ - 平移参数 rX, rY, rZ – 旋转参数

10 1952年以前，International (Hayford) ellipsoid
国内常用地球椭球体 1952年以前，International (Hayford) ellipsoid 1953 – 1978, Krasovskiy ellipsoid 1978年以后，IUGG/IGA 1975 ellipsoid 中国大地坐标系 （水平方向） 1954年北京坐标系，以苏联西部普尔科夫(Pulkovo)为坐标原点，采用克拉索夫斯基椭球体。 1980年国家大地坐标系(西安坐标系)，坐标原点位于西安市以北泾阳县永乐镇，采用1975年国际大地测量及地球物理联合会(IUGG/IAG)推荐的地球椭球体参数。 我国的大地原点和水准原点分别在何处 我国的大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇北洪流村，是全国天文大地网整体平差时确定的。它是“1980西安坐标系”大地坐标的起算点。 我国的水准原点位于青岛观象山。它由1个原点5个附点构成水准原点网。在“1985国家高程基准”中水准原点的高程为 米。这是根据青岛验潮 站1985年以前的潮汐资料推求的平均海面为零点的起算高程，是国家高程控制的起算点。

11 我国的高程系（垂直方向） 1956年黄海高程系，青岛水准原点(设在青岛市观象山山洞中)高程为72.289米。 1985年国家高程基准，根据新的验潮资料，水准原点高程值修正为72.260米。

12 4 地理坐标系 平面坐标系 X 直角坐标系 O Y A x y Q   极坐标系

13 球面坐标系 要确立地球球面上各点的定位就必须用到三维极坐标，即两个矢量角度和一个矢量半径。 由于地球球面上各点的矢量半径相等，所以用两个矢量角度就可以实现地球球面上各点的定位。

14 要确立用于定位的地球球面上各点的矢量角度，就选取两个正交平面 - 赤道平面与格林威治子午线平面 （本初子午面），作为参照系。
两个矢量角度就是常见的经度和纬度。   N S 赤道 格林威治子午线 A 经度就是过该点的子午面与本初子午平面之间所夹的两面角。在左图中用 表示。一般规定东经为正，西经为负。 纬度就是过该点的法线(或与地心连线，或铅垂线)与赤道面的交角。在左图中用 表示。具有同样角度的所有各点构成一个与赤道平行的圆，称之为纬圈。一般规定北纬为正，南纬为负。 Notice that the globe has a network of vertical and horizontal lines. The horizontal lines are called parallels because they run parallel to each other, and the vertical lines are called meridians because any one shows all the places that have the same local time. Each location along a parallel has the same latitude, or distance from the equator. Each location along a meridian has the same longitude, or angle between it, the north pole, and the 1 prime meridian. Latitude and longitude are two very different things: on the surface of the earth, latitude is a distance while longitude is an angle. You cannot tilt the earth on its side and expect the latitude lines to match the old longitude lines. The meridians converge to two points: the north and south poles, but the parallels don't converge anywhere; they stay the same distance apart everywhere.

15 地图投影 在数学中，投影的含义是指建立两个曲面点集的对应关系。在地图学中，地图投影是指建立地表曲面和投影平面两个点集间的一一对应关系，亦即研究如何将地球曲面表示到地图平面的方法与过程。 简而言之，地图投影研究如何将地球上的点(地形地物)在平面上表示出来。其关键是建立地面上的点的地理坐标(,)与平面直角坐标系(x,y)或平面极坐标系( ,)之间的函数关系： x＝f1(,) y＝f2(,) 或 ＝f1(,)  ＝f1(,)

16 5 投影变形 5.1 长度比和长度变形 长度比: 投影面(地图)上一微分线段长度ds’与椭球体面(地面)上相应微分长度ds之比：=ds’/ds 表明某线段按比例缩小投影后的长度是增长(>1)还是缩短(<1)的概念。 长度变形: v  =(ds’-ds) /ds= -1 表明某线段按比例缩小投影后的长度增长(v  >0)或缩短(v  <0)的程度。 长度比描述了长度变化的相对量，长度变形描述了长度变化的绝对量。 长度比和长度变形不但是点位(,)的函数，还是方位角的函数，因此在地图上，不同位置的点具有不同的长度比，同一点上不同方向的长度比也不相同。 在地图投影过程中，通常只研究特定方向的长度比，如经线长度比m和纬线长度比n，或最大长度比1 和最小长度比 2。极值长度比可用下式计算(’为投影后的经纬线夹角)

17 两个不同的概念：长度比和主比例尺 主比例尺是在进行地图投影时将地球椭球体缩小的比率，即我们在地图上读到的地图比例尺，它仅在地图投影计算时起作用，对研究地图投影变形没有任何影响，因为无论用什么方法缩小地球，在转换到平面时都会产生变形。

18 5.2 面积比和面积变形 面积比:投影面(地图)上一微分面积dF’与椭球体面(地面)上相应微分面积dF之比：P=dF’/dF 表明某区域按比例缩小投影后的其面积是增大还是缩小的概念。 面积变形: v p =(dF’-dF) /dF= P-1 表明某区域按比例缩小投影后的面积增大或缩小的程度。

19 5.3 角度变形 投影面上过某一点的任意两条方向线的夹角’与地球椭球体面上相应两方向线的夹角之差值，用v  =’ -表示。 由于从一点可引出无数的方向线，通常只研究具有代表性的一些角度变形，如经纬线夹角、某两方向线所产生的最大角度变形等。一点上的最大角度变形()可用下式计算

20 6 投影分类 总数：400以上 实用：100种以上 分类标准有二： 地图投影的构成方法 地图投影的变形性质

21 6.1按地图投影的构成方法分类 6.1.1 几何投影 方位投影(Azimuthal Projections):以平面作为辅助投影面，使球体与平面相切或相割，将球体表面上的经纬网投影到平面上。 相切 – tangent 相割 - secant

22 相切式 相割式 相切式 相割式 标准纬线 标准纬线

23 圆柱投影(Cylindrical Projections) : 以圆柱体面为辅助投影面，使球体与圆柱相切或相割，将球体表面上的经纬网投影到圆柱体面上，再将圆柱体面沿母线展成平面。

24 相切式 相割式 相切式 相割式 标准纬线 标准纬线

25 圆锥投影(Conical Projections) : 以圆锥体面为辅助投影面，使球体与圆锥体面相切或相割，将球体表面上的经纬网投影到圆锥体面上，再将圆锥体面沿母线展成平面。

26 相切式 相割式

27 圆锥投影展开图 方位投影展开图 圆柱投影展开图

28 投影原点(中心) 圆柱 圆锥 方位

29 上述投影又可根据球面与投影面的相对位置不同，分为：
- 正轴投影 (the normal aspect) - 横轴投影 (the transverse aspect) - 斜轴投影 (the oblique aspect)

30 正轴投影 (the normal aspect)
正轴方位投影 :投影面与地轴垂直； 正轴圆柱投影和正轴圆锥投影:圆柱轴和圆锥轴与地轴重合。

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32 横轴投影 (the transverse aspect)
横轴方位投影: 投影面与地轴平行； 横轴圆柱投影和横轴圆锥投影:圆柱轴 和圆锥轴与地轴垂直。

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34 斜轴投影 (the oblique aspect)
斜轴方位投影: 投影面与地轴斜交； 斜轴圆柱投影和斜轴圆锥投影:圆柱轴 和圆锥轴与地轴斜交。

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36 伪方位投影:在方位投影基础上，除保持纬线为同心圆弧、中央经线为直线外，其余经线由辐射直线改为对称于中央经线的曲线。
6.1.2 非几何投影 并不借助辅助投影面，而是根据某些特定要求，用数学解析方法，求出投影公式，确定平面与球面之间点与点之间的函数关系。 按经纬线形状，分为伪方位投影、伪圆柱投影、伪圆锥投影、多圆锥投影。 伪方位投影:在方位投影基础上，除保持纬线为同心圆弧、中央经线为直线外，其余经线由辐射直线改为对称于中央经线的曲线。 伪圆柱投影:在圆柱投影的基础上，除保持纬线为互相平行直线、中央经线为直线外，其余经线由互相平行的直线改为对称凹向中央经线的曲线。 如Mollweide投影(经线为椭圆的等积伪圆柱投影)： Y1 = Sqr(2) * EarthR * Sin(Lat1) / MScale X1 = 2 * Sqr(2) * EarthR / pi * Long1 * Cos(Lat1) / Mscale 伪圆锥投影:在圆锥投影基础上，除保持纬线为同心圆弧、中央经线为直线外，其它经线由辐射直线束改为对称凹向中央经线的曲线。 多圆锥投影:以若干大小不同的同轴圆锥体面为投影面，分别切于地球体面某一所需的纬线，各自进行投影。纬线为同心圆弧，其圆心位于中央经线上；中央经线为直线，其余经线为对称凹向中央经线的曲线。

37 Sinusoidal 等积伪圆柱投影，(Sanson投影)

38 Robinson 伪圆柱投影

39 6.2 按地图投影的变形性质分类 6.2.1 等角投影(Conformality，Conformal Projection) 投影面上某点的任意两方向线夹角与地球椭球体面上相应的夹角相等的投影,也称为正形投影(Orthomorphic)。 投影时，保持经线上的长度变形比m与纬线上的长度变形比n相等，即m=n。 等角投影保证了投影后任意点上由任意两条微分线段构成的角度不产生变形，因而保证了地表上的任意一个小面积投影前后的形状保持不变，对地形图和普通地图来说，这一点是非常重要的。

40 等角投影: 变形椭圆保持为圆形，但在不同位置上面积差异很大

41 6.2.2 等积投影 ( Equivalence, Equal-area Projection, Equivalent Projection )
投影面上任意图形面积与地球椭球体面上相应的图形面积相等的投影。 投影时，调整经线长度，使得m x n = 1，从而保持面积不变。 等积投影保证了投影前后面积保持不变，对微分面积如此，对整个区域的较大面积也如此，但形态变形却随着远离中心的程度而逐渐增大。对于以表示统计数据为主的专题地图(如人口密度图、土地利用图、经济图等)和行政区划图常采用该投影，因为这样可以保证在正确的面积对比的前提下进行正确的关于专题空间要素的空间分析。

42 等积投影: 不同位置的变形椭圆形状差异很大，但面积大小差不多

43 等角与等积是相互抵销的，即等角以牺牲等面积为代价，等积以牺牲等角为代价。任意投影虽然存在各种变形，但各种变形比较均衡。
6.2.3 任意投影 除等角、等积投影外的所有投影，它同时存在长度、角度和面积变形。 较常见的是等距投影(Equidistance, Equidistant Projection), 等距投影并不是不存在长度变形，只是保持变形椭圆一个主方向长度比为1(a=1或b=1)。 等角与等积是相互抵销的，即等角以牺牲等面积为代价，等积以牺牲等角为代价。任意投影虽然存在各种变形，但各种变形比较均衡。

44 任意投影: 椭圆的形状与大小都有着不同的变化

45 7 投影选择的一般原则 需要考虑: 成图的代表性 各类数据的通用性 定量数据的精度要求 7.1 传统方法 近赤道处，用柱面投影
中纬度地区，用锥面投影 极地地区，用方位投影

46 设某地中心点至最远边界的距离为z，而其最大宽度为，当 z/ < 1.41 应选用方位投影；反之，应选用锥面或柱面投影。
7.2 计算方法(杨氏准则) 设某地中心点至最远边界的距离为z，而其最大宽度为，当 z/ < 1.41 应选用方位投影；反之，应选用锥面或柱面投影。  z 例如智利的南北方向跨过纬度32度，而其经度跨度仅为7度， z/=2.3>1.41 应选用锥面或柱面投影。

47 7.3 Ginzburg和Salmanova准则
: 最大宽度

48 7.4 投影特性与实际应用间的相互关系 - + 面积 角度变形 等角地图 等积地图 等距投影 海图、地形图、气象图等 统计分布图等
(小尺度角度变形) (小尺度面积变形) 海图、地形图、气象图等 统计分布图等 小比例尺规划图、气象海洋图等 地图集 一般参考图等 7.4 投影特性与实际应用间的相互关系

49 7.5 大比例尺地形图 统计表明，大比例尺制图中实际用到的投影有27种之多，其中最重要的有三种： 墨卡托(Mercator)投影(85%) 多锥投影(10%) Lambert等角正割圆锥投影(5%) Albers等积正割圆锥投影 等距圆锥投影 最为常用的是通用横轴墨卡托投影(UTM)

50 8 常用地图投影 8.1 等角正切方位投影 以极地为投影中心，又称球面极地投影。纬线为以极为中心的同心圆，经线为由极向四周辐射的直线，纬距由中心向外扩大。投影中央部分的长度和面积变形小，向外逐渐增大。主要用于两极地区1:100万地图。

51 等角正切方位投影 (中央经线105，透视投影，北半球)

52 8.2 等积斜切方位投影 又称地平投影。此投影将极地偏于一边，投影中心点随需要而定。中央经线为直线，其余经线和纬线均为曲线，纬线为同交点椭圆弧。中央经线上纬线自投影中心点向上向下逐渐减小；投影中心点向外，长度和角度变形逐渐增大。主要用于亚洲、欧洲、北美等大区域地图。中国政区亦采用该投影，投影中心点为30N,105  E。

53 等积斜切方位投影 (透视投影，105 E ，30  N)

54 8.3 等距正割圆锥投影 圆锥体面割于球面两条纬线。纬线呈同心圆弧，经线呈从纬线圆心辐射的直线束。各经线和两标纬无长度变形，即M=1,n1=1,n2=1，其它纬线均有长度变形。在两标纬之间角度、长度和面积变形为负，在两标纬外变形为正。离开标纬愈远，变形的绝对值愈大。适用于东西方向长的地图。

55 等距正割圆锥投影 (中央经线90 E ，标准纬线:24 N,47 N)

56 8.4 等积正割圆锥投影 经纬线形状与等距正割圆锥投影相同。为达到等积目的，即mn=1，将经线长度加以缩放改进。两标纬上无长度变形，在两标纬之间经线长度变形为正，纬线长度变形为负；在两标纬外经线长度变形为负，纬线长度变形为正。角度变形在标纬附近很小，离开标纬愈远，变形愈大。适用于东西南北近乎等大的地区，以及要求面积正确的地图。

57 等积正割圆锥投影(中央经线90 E ， 标准纬线:24 N,47 N)

58 8.5 等角正割圆锥投影 经纬线形状与等距正割圆锥投影相同。为达到等角目的，即m=n，将经线长度加以缩放改进。两标纬上无变形，在两标纬之间面积、长度变形为正，两标纬外变形为负，离开标纬愈远，变形愈大。适用于要求方向正确的地图。 1962年联合国在波恩举行的国际地图会议建议作为1:100万地形图的数学基础。1978年我国规定用它作为1:100万分幅地形图的数学基础。以纬差4为一带，从赤道起从南到北共分15个投影带，每个投影带独立投影，单独计算坐标。

59 投影公式： (Fi1,Fi2--两个标准纬度,Long0--中央经度，Lat0--制图区最低纬度, Long1--投影点经度，Lat1--投影点纬度,EarthR--地球半径，MScale--比例尺) r1 = EarthR * Cos(Fi1) r2 = EarthR * Cos(Fi2) alpha = (Log(r1) - Log(r2)) / (Log(Tan(pi / 4 + Fi2 / 2)) - Log(Tan(pi / 4 + Fi1 / 2))) kk = r1 * Tan(pi / 4 + Fi1 / 2) ^ alpha / alpha / MScale ps = kk / (Tan(pi / 4 + Lat0 / 2) ^ alpha) p1 = kk / (Tan(pi / 4 + Lat1 / 2) ^ alpha) Delta = alpha * (Long1 - Long0) X1 = p1 * Sin(Delta) Y1 = ps - p1 * Cos(Delta)

60 等角正割圆锥投影(中央经线90 E ， 标准纬线:24 N,47 N)

61 8.6 等角正切圆柱投影(墨卡托投影) 由比利时人墨卡托于1569年为航海所创立。其实用价值为图上任意两点连成的直线为等角航线，按此方位角航行，可一直到达目的地。 投影公式：(Long1--投影点经度，Lat1--投影点纬度) X1 = EarthR * Long1 / MScale Y1 = EarthR * Log(Abs(Tan(pi / 4 + lat1 / 2))) / Mscale

62 墨卡托投影

63 8.7 摩尔威特伪圆柱投影(Mollweide投影)

64 中央经线和±40º 44‘11.8“的交线为没有变形的点，离这两点愈远，变形愈大，且向高纬比向低纬变形增大的速度快。适用于编制世界地图和东西半球图。
投影公式：(Long1--投影点经度，Lat1--投影点纬度) X1 = 2 * Sqr(2) * EarthR / pi * Long1 * Cos(Lat1) / Mscale Y1 = Sqr(2) * EarthR * Sin(Lat1) / MScale

65 Mollweide投影

66 8.8 Gauss-Krüger(等角横切椭圆柱投影)与UTM （Universal Transverse Mercator，通用横轴墨卡托投影或者等角横割椭圆柱投影)
德国人高斯(C.F.Gauss, )于19世纪20年代，克吕格(J. Krüger, )改进完善。中央经线与赤道为相互垂直的直线，其它经线均为对称于中央经线并交于两极的凹向曲线，其它纬线为对称于赤道并弯向两极的凸向曲线，经线与纬线成正交关系。 高斯—克吕格投影是横轴等角切椭圆柱投影。 从几何上看，它用一个椭圆柱套在地球椭球体外面，并与某一子午线相切（此子午线称做中央经线），使椭圆柱的中心轴位于椭球体的赤道面上. 经纬线的投影是首先将中央经线向东和向西按一定经差范围，将经纬线交点投影到椭圆柱面上，再将此椭圆柱面展为平面。 高斯－克吕格投影不仅在我国而且在东欧一些国家也采用其作为地形图数学基础，美国、加拿大、法国等国家也有局部地区采用该投影作为大比例尺地图的数学基础。

67 UTM投影(中央经线90 E)

68 8.8.1 投影方式 – 解析投影 高斯-克吕格投影是将一椭圆柱横切于地球椭球体上，该椭圆柱与椭球体表面的切线为一经线，称为中央经线。然后根据一定的约束条件(投影条件)，将中央经线两侧规定范围内的点投影到椭圆柱上，从而得到点的高斯投影，按投影分类其属于解析投影。

69 其它径纬线的投影均为曲线，中央径线没变形，离中央径线愈远变形愈大，为减小变形采用分带投影的方法。 在高斯--克吕格投影中：
X Y 高斯-克吕格投影示意图 中央子午线投影为X轴； 赤道投影为Y轴； 其它径纬线的投影均为曲线，中央径线没变形，离中央径线愈远变形愈大，为减小变形采用分带投影的方法。 在高斯--克吕格投影中： 中央子午线投影为X轴； 赤道投影为Y轴； 其它径纬线的投影均为曲线，中央径线没变形，离中央径线愈远变形愈大，为减小变形采用分带投影的方法。

70 投影公式:-纬度,-与中央经线的经度差

71 投影公式:-纬度,-与中央经线的经度差

72 上述公式的坐标原点为中央经线与赤道的交点，单位为米(m)。为避免x出现负值，还规定纵坐标轴西移500000米，即x值加500000。
东西向原点坐标：500000米 坐标系： 各带独立 南北向原点坐标： 北半球：0米 南半球：1,000,000米

73 高斯--克吕格投影的优点: 等角性适合系列比例尺地图的使用与编制; 径纬网和直角坐标的偏差小，便于阅读使用; 计算工作量小，直角坐标和子午收敛角值只需计算一个带。 由于高斯-克吕格投影采用分带投影，各带的投影完全相同，所以各投影带的直角坐标值也完全一样，所不同的仅是中央经线或投影带号不同。为了确切表示某点的位置，需要在Y坐标值前面冠以带号。如表示某点的横坐标为米，前面两位数字“20”即表示该点所处的投影带号。

74 8.8.3 我国高斯投影的分带方法 1:2.5万至1:50万的地形图，采用6 °带， 全球共分为60个投影带；
我国位于东经72 °到136 °间，共含11个投影带； 1:1万及更大比例尺图采用3 °带，全球共120个带。

75 我国国家基本比例尺地形图中的大中比例尺图，一律采用高斯-克吕格投影，其中 1:1万按经差3 º分带，1:2
我国国家基本比例尺地形图中的大中比例尺图，一律采用高斯-克吕格投影，其中 1:1万按经差3 º分带，1:2.5万~1:50万按经差6 º分带。 6 º分带法：从本初子午线开始，每6 º为一带，用1,2,…,60标记。 3 º分带法:从东经1º 30‘开始,每3 º为一带,用1,2,…,120标记。这样分带可使6 º带的中央经线全部为3 º带的中央经线,即3 º带中有一半的中央经线同6 º带的中央经线,在这些3 º带计算成果转换成6 º带时,不需重新计算就可直接转用。

76 注意： 各6 º带或3 º带是相互独立的，各带有自己的坐标原点； 大比例尺制图只能以一个六度带为准，而且是以主要部分所在的带为准，这时，可将制图区边界跨过主要六度带的边界。

77 8.8.4高斯-克吕格投影与UTM的区别 高斯-克吕格投影在欧美称为等角横轴墨卡托。美国等国家使用的UTM投影(通用横轴墨卡托投影,Universal Transverse Mercator), 与高斯-克吕格投影基本一样。UTM是等角横割圆柱投影，在投影带内有两条长度比＝1的标准经线，中央经线的长度比为0.9996。所以，高斯-克吕格投影的y值乘上系数0.9996，即为UTM投影。

78 Gauss-Krüger : Scale factor: 1 UTM : Scale factor:

79 8.8.5 我国主要地图采用的地图投影系统

80 Ellipsoid / Spheroid 地球椭球体 Horizontal Datum 大地坐标原点
Geoid 大地水准面 Ellipsoid / Spheroid 地球椭球体 Horizontal Datum 大地坐标原点 Vertical Datum 高程基准点 Parallels 纬圈 Meridians 子午线 Central lines (central parallel / central meridian) 中央纬线/中央经线 Central meridian 投影中心所在的经度 Reference latitude 投影中心所在的纬度 Standard parallel 标准纬线（标纬） - 无投影变形 Scale factor 中心线的缩放度 (长度比) False easting X坐标向东方向的位移值 False northing Y坐标向北方向的位移值 Standard Line Line of tangency between the projection surface and the reference globe. A standard line has no projection distortion and has the same scale as that of the reference globe. The Globe Notice that the globe has a network of vertical and horizontal lines. The horizontal lines are called parallels because they run parallel to each other, and the vertical lines are called meridians because any one shows all the places that have the same local time. Each location along a parallel has the same latitude, or distance from the equator. Each location along a meridian has the same longitude, or angle between it, the north pole, and the 1 prime meridian. Latitude and longitude are two very different things: on the surface of the earth, latitude is a distance while longitude is an angle. You cannot tilt the earth on its side and expect the latitude lines to match the old longitude lines. The meridians converge to two points: the north and south poles, but the parallels don't converge anywhere; they stay the same distance apart everywhere. As mentioned earlier, the earth is very nearly a sphere — but not quite. In the language of mathematicians the earth's shape is very close to an ellipsoid, which is an ellipse (oval) rotated in three dimensions. Ellipsoids that are nearly spheres are sometimes called spheroids. Astronomers call a body shaped like the earth an oblate spheroid, which is a specific kind of ellipsoid made by rotating an ellipse in three dimensions around its shorter axis. But the earth has irregularities that keep it from being a simple geometric solid. Its true shape, whatever that happens to be, is called the geoid. Although a perfectly spherical globe is not quite accurate in representing the earth, when making globes the difference is too small to worry about since variations in manufacturing technique can be proportionally greater than the geoid's deviation from a sphere. However, accurate regional maps require the earth to be modeled on an ellipsoid. 地理信息系统基本名词术语方案 ,包括常见术语的中英文和简单的解释。是Jungis大侠在论坛上的帖子，经Jungis同意转贴到GIS空间站，供大家参考。 术 语 定 义 1954年北京坐标系 Beijing Geodetic Coordinate System l 年我国决定采用的国家大地坐标系，实质上是由原苏联普尔科沃为原点的1942年坐标系的延伸。 1956年黄海高程系统 Huang hai Vertical Datum l956 以青岛验潮站根据1950年一1956年的验潮资料计算确定的平均海面作为基准面，据以计算地面点高程的系统。 1985国家高程基准 National Vertical Datum 年颁布命名的，以青岛验潮站1952年一1979年验潮资料计算确定的平均海面作为基准面的高程基准。 ISO／OSI参考模型 OSI-RM ISO／OSI Reference Model 该模型是国际标准化组织（ISO）为网络通信制定的协议，根据网络通信的功能要求，它把通信过程分为七层，分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，每层都规定了完成的功能及相应的协议。 WGS一84坐标系 WGS一84 Coordinate System 一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的之轴指向BIH （国际时间）1984．O定义的协议地球极（CTP）方向，调轴指向BIH 1984．0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系统。 编码 Encoding 将信息分类的结果用一种易于被计算机和人识别的符号体系表示出来的过程，是人们统一认识、统一观点、相互交换信息的一种技术手段。编码的直接产物是代码。 标识码 Identification Code 在要素分类的基础上，用以对某一类数据中某个实体进行唯一标识的代码。它便于按实体进行存贮或对实体进行逐个查询和检索，以弥补分类码的不足。 标准化 standardization 在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对重复性事物和概念通过制定、发布和实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和社会效益。一般说来，包括制定、发布与实施标准的过程。 标准体系 Standard system 一定范围内的标准、办法、规定等按其内在联系形成的科学的有机整体。标准体系表（Digrams of Standard System）一定范围的标准体系内的标准，按照一定形式排列起来的图表。它是标准体系的一种直观表现形式，其组成单元是标准。 标准纬线 standard parallel 地图投影中无任何变形的纬线。 波谱分辨力 spectral resolution 遥感器或波谱测量仪器能够区分或分辨的最小波段范围或波长间隔。 参考椭球 reference ellipsoid 一个国家或地区为处理测量成果而采用的一种与地球大小、形状最接近并具有一定参数的地球椭球。 城市地理信息 Urban Geographic lnformation 城市地理信息是城市中一切与地理分布有关的各种地理要素图形信息、属性信息及其相互间空间关系信息的总称。 城市地理信息系统 Urban Geographic lnformation System 简称“UGIS”。它是地理信息系统的一个分支，是一种运用计算机硬、软件及网络技术，实现对城市各种空间和非空间数据的输入、存贮、查询、检索、处理、 分析、显示、更新和提供应用，以处理城市各种空间实体及其关系为主的技术系统。它是城市基础设施之一，也是一种城市现代化管理、规划和科学决策的先进工 具。 城市基础地理信息 Urban FundamentaI Geographic lnformation 城市基础地理信息是指城市最基本的地理信息，包括各种平面和高程控制点、建筑物、道路、水系、境界、地形、植被、地名及某些属性信息等，用于表示城市基本面貌并作为各种专题信息空间定位的载体。它具有统一性、精确性和基础性的特点。 城市信息系统 urban information system 在计算机软硬件支持下，把各种与城市有关的信息按照空间分布及属性，以一定的格式输入、处理、管理、空间分析、输出的计算机技术系统。 城市专题地理信息 Urban Thematic Geographic lnformation 城市基础地理信息是指各种专题性的城市地理信息，包括城市规划、土地利用、交通、综合管网、房地产、地籍、环境等，用于表示城市某一专业领域要素的地理空间分布及规律。它具有专业性、统计性和空间性特点。 大地测量 geodetic survey 测定地球形状、大小、重力场及其变化和建立地区以至全球的三维控制网的技术。 大地基准 geodetic datum 大地坐标系的基本参照依据，包括参考椭球参数和定位参数以及大地坐标的起算数据。 大地水准面 geoid 一个假想的与处于流体静平衡状态的海洋面(无波浪、潮汐、海流和大气压变化引起的扰动)重合并延伸向大陆且包围整个地球的重力等位面。 大地原点 geodetic origin 国家水平控制网的起算点。同义词：大地基准点 大地坐标 Geodetic Coordinate 大地测量中以参考椭球面为基准面的坐标。地面点P的位置用大地经度L、大地纬度B和大地高H表示。当点在参考椭球面上时，仅用大地经度和大地纬度表示。大 地经度是通过该点的大地子午面与起始大地子午面之间的夹角，大地纬度是通过该点的法线与赤道面的夹角，大地高是地面点沿法线到参考椭球面的距离。 大地坐标系 geodetic coordinate system 以参考椭球面为基准面，用以表示地面点位置的参考系。 等高距 contour interval 地图上相邻等高线的高程差。 等高线 contour 地图上地面高程相等的相邻点所连成的曲线在平面上的投影。 等角投影 conformal projection 在一定范围内，投影面上任何点上两个微分线段组成的角度投影前后保持不变的一类投影。 同义词：正形投影；相似投影 等距离投影 equidistant projection 沿经圈或垂直圈方向的距离，投影前后保持不变的一种任意投影。 等面积投影 equivalent projection 地图上任何图形面积经主比例尺放大后与实地相应的图形面积保持大小不变的投影。 等值线法 isoline method 用数值相等各点连成的连续曲线(等值线)在地图上表示制图对象数量渐变特征方法。 等值线图 isoline map 用数值相等各点联成的曲线(即等值线)在平面上的投影来表示被摄物体的外形和大小的图。 地方坐标系 local coordinate system 局部地区建立平面控制网时，根据需要投影到任意选定面上和(或)采用地方子午线为中央子午线的一种直角坐标系。 地籍图 cadastral map 描述土地及其附着物的位置、权属、数量和质量的地图。 地籍信息系统 cadastral information system 在计算机软硬件支持下，把各种地籍信息按照空间分布及属性，以一定的格式输入、处理、管理、空间分析、输出的计算机技术系统。 地理格网 Geographic Grid 是按一定的数学法则对地球表面进行划分形成的格网，通常是指以一定长度或经纬度间隔表示的格网。 地理数据 geographic data 直接或间接关联着相对于地球的某个地点的数据。 地理数据库 geographical database 利用计算机存储的自然地理和人文地理诸要素的数据文件及其数据管理软件的集合。 地理信息 geographic information 关于那些直接或间接涉及相对于地球某个点的现象的信息。 地理信息服务 geographic information service 为用户转换、管理、或提供地理信息的服务。 地理信息系统 geographical information system：GIS 在计算机软硬件支持下，把各种地理信息按照空间分布，以一定的格式输入、存贮、检索、更新、显示、制图和综合分析的计算机技术系统。 地理信息元数据 Metadata for Geographic lnformation 描述地理数据内容、质量、状况和其他特征的数据。 地理坐标 Geograptlic Coordinate 用经度（λ） 纬度（j ）所表示的地面点位置的球面坐标。本地子午面与本初子午面之间的夹角为该点的经度，由本初子午面向东为东经，向西为西经，东、西各180。地面点在参考椭 球的法线与地球赤道平面的交角为该点的纬度。赤道面向北为北纬，向南为南纬，南、北各90。。 地理坐标网 geographic graticule 按经、纬度划分的坐标格网。 地貌 relief 地球表面起伏形态的统称。 地面遥感 ground remote sensing 遥感器位于地面的遥感。 地名数据库 geographic name database 利用计算机存储的各种地名信息数据及其数据管理软件的集合。 地球椭球 earth ellipsoid 代表整个地球大小、形状的数学体，近似为旋转椭球。 地势图 hypsometric map 着重表示地势起伏和水系形态特征与分布规律的地图。 地图 map 按一定的数学法则，使用符号系统、文字注记，以图解的、数字的或触觉的形式表示自然地理、人文地理各种要索的载体。 地图比例尺 map scale 地图上某一线段的长度与地面上相应线段水平距离之比。 地图符号 map symbols 地图上各种图形、记号和文字的总称。地图符号由形状、尺寸、色彩、定位点、文字等因素构成。 地图符号库 map symbol base 利用计算机存储表示地图的各种符号的数据信息、编码及相关软件的集合。 地图集 atlas 具有统一的设计原则和编制体例、协调的地图内容、规定的比例尺、分幅系统和装帧形式的多幅地图的汇集。 地图数据结构 map data structure 指构成地图内容诸要素的数据集之间相互关系和数据记录的编排组织方式。 地图数据库 cartographic database 存储在计算机中的地图内容各要素(如控制点、地貌、居民地、水文、植被、交通运输、境界等)的数字信息文件、数据库管理系统及其它软件和硬件的集合。 地图数据库管理系统 map database management system 建立、维护和使用地图数据库的一组软件。 地图数字化 map digitizing 将地图图形或图像的模拟量转换成离散的数字量的过程。 地图投影 map projection 按一定数学法则，把参考椭球面上的点、线投影到平面上的方法。 地图显示 map display 利用计算机技术将地图内容展现在屏幕上的过程。 地图注记 1ettering annotation 地图上文字和数字的通称。地图注记由字体、字号、字间距、位置、排列方向及色彩等因素构成。 地物 ground feature 地球表面上的各种固定性物体，可分自然地物和人工地物‘ 地心坐标系 geocentric coordinate system 以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所建立的大地坐标系。 地形 topography 地貌和地物的总称。 地形数据库topographic database 按一定的数据结构和数据模型所建立的地形图要素数据文件的集合。 地形图 topographic map 详细表示地表上居民地、道路、水系、境界、土质、植被等基本地理要素且用等高线表示地面起伏的一种按统一规范生产的普通地图。 地质图 geological map 表示地壳表层岩相、岩性、地层年代、地质构造、岩浆活动、矿产分布等的地图的总称。 点 point 零维几何元素 点值法 dot method 用代表一定数值的大小相等、形状相同的点，反映某地图要素的分布范围、数量特征和密度变化的方法。同义词：点数法 点状符号 point symbol 指所代表的概念可认为是空间的点的符号。符号的大小与地图比例尺无关但具定位特征。 叠加 overlay 使预先生成并存储的图形、属性特征等被调用并叠合在一个基本图形上的过程或方法。 叠置分析 over1ay analysis 将不同层的地物要素相重叠，使得一些要素或属性相叠加，从而获取新信息的方法。包括合成叠置分析和统计叠置分析。同义词：地图覆盖分析 定位精度 PositionaI Accuracy 空间实体位置信息（通常为坐标）与其真实位置之间的接近程度。 动态地景模拟 dynamic simulation of landscape 利用计算机将所生成的三维图像，随使用者(操作者)视点的移动而相应改变图像技术，用来模拟实地观察的场景。 独立坐标系 independent coordinate system 任意选定原点和坐标轴的直角坐标系。 多边形结构 polygon structure 以点、线、面等图形元素为基础的空间数据的组织方式。 多波段遥感 multispectral remote sensing 将物体反射或辐射的电磁波信息分成若干波谱段进行接收和记录的遥感。 多光谱合成图像 multi-spectral composite imagery 把同一地区多光谱影像，配以红、绿、蓝滤光片重叠投影而形成的图像。‘ 多媒体网络 Multimedia Network 为多媒体通信提供一个网络传输环境，内容包括：网络带宽、信息交换方式、高层协议等，其表现形式为电话网、交换网……。 多时相图像 multi-temporal image 指不同时间获取的同一地区的图像。 二值图像 binary image 每一像元只有两种可能的数值或灰度等级状态的图像。 范围法 area method 用轮廓线、颜色、纹理、注记及符号等方法在地图上表示制图对象的分布范围及状况的方法。 方位角 azimuth 子午面和天体垂直面间的两面角。 方位投影 azimuthal projection 以平面为承影面的投影。假想用一个平面与地球相切(割)，将球面上的经纬网投影到平面上，能保持由投影中心到任意点的方位与实地一致的投影。 同义词：天顶投影 方向角 direction angle 以一特定方向起始按顺时针所量得某方向线的水平角。地图投影中，一般以某一主方向为起始方向。 非监督分类 unsupervised classification 以不同影像地物在特征空间中类别特征的差别为依据的一种无先验(已知)类别标准的图像分类。 分层 1ayer 按照一定规则，对地图数据进行分组的过程。 分层设色法 hypsometric tending method 将地貌按高度划分为若干高程带，逐带设置不同且渐变的颜色表示地面起伏形态的方法。 分类码 Classification Code 按照信息分类编码的结果，利用一个或一组数字、字符，或数字字符混合标记不同类别信息的代码。分类码多采用线分类法，形成串、并联结合的树形结构。 服务 service 有处于服务接口一边的人或自动化系统向另一边的人或其他自动化系统提供的性能或功能的不同部分。 服务接口 service interface 一个自动化系统与另一个自动化系统或人之间的共享边界。 辐射分辨力 radiation resolution 指遥感器感测(敏感)元件在接收波谱辐射信号时能分辨的最小辐射度差，或指对两个不同的辐射源的辐射量的分辨能力。 辐射校正 radiometric correction 对由于外界因素，数据获取和传输系统产生的系统的、随机的辐射失真或畸变进行的校正。 高程 elevation 地面点至高程基准面的垂直距离。 高程 elevation 地点面相对于参考面之的高度之差 高程基准vertical datum 由特定验潮站平均海面确定的测量高程的起算面以及依据该面所确定的水准原点高程。 高程系 Elevation System 由高程基准面起算的地面点的高度称为高程。一般地，一个国家只采用一个平均海水面作为统一的高程基准面，由此高程基准面建立的高程系统称为国家高程系，否 则称为地方高程系。 1985年前，我国采用“1956年黄海高程系”（以1950～1956年青岛验潮站测定的平均海水面作为高程基准面）； 1985年开始启用“1985国家高程基准”（以1952～1979年青岛验潮站测定的平均海水面作为高程基准面）。 高斯克吕格投影 Gauss。Krueger Projection 一种等角横切椭圆柱投影。其投影带中央子午线投影成直线且长度不变，赤道投影也为直线，并与中央子午线正交。 跟踪数字化 tracing digitizing 地图数字化方法之一。利用手扶跟踪数字化仪，将地图图形转换成矢量数据的方法。数字化时随着标示器的移动，顺序、实时记录当前点的平面坐标值。 国际标准 International Standard) 由国际标准化机构正式通过的标准，或在某些情况下由国际标准化机构正式通过的技术规定。通常包括下述两方面的标准： （1）国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）所制定的标准。（2）国际标准化组织认可的其他22个国际组织所制定的标准。 国际标准化组织 ISO InternationaI Organization for standardization 国际标准化组织（ISO）是非政府性的国际标准化机构，成立于1947年。其宗旨是在全世界范围内促进标准化工作的发展，以利于国际间的物资交流和互助， 并扩大在知识、科学、技术和经济方面的合作。其主要活动是制订国际标准，协调世界范围内的标准化工作，组织各成员国和各技术委员会进行情报交流，以及与其 他国际组织进行合作，共同研究有关标准化问题。其工作领域涉及除电气、电子工程以外的所有学科（电气、电子工程领域的国际标准化工作由IEC棗国际电工委 员会负责）。 国际标准化组织地理信息／地球信息业技术委员会 ISO／TC 211 ISO Geographic 　　　　 Information／Geomatics 国际标准化组织（ISO）技术局1994年3月决定成立的地理信息／地球信息业技术委员会（Technical Committee of Geographic lnformation／Geomatics），编号为ISO／TC 211.该技术委员会负责地理信息（或地球信息业）国际标准的研制工作，现任秘书国为挪威.现有积极参加成员（即P成员）24个、观察员（即O成员）13 个。我国为P成员。 国家标准 State Standard 由国家标准化主管机构批准、发布，在全国范围内统一的标准。54国家坐标系（State Coordinate System一54）采用克拉索夫斯基椭球参数，大地坐标原点在北京的大地坐标系，又称北京坐标系。80国家坐标系（State Coordinate System一80）采用国际地理联合会（IGU）第16届大会推荐的椭球参数，大地坐标原点在陕西省径阳县永乐镇的大地坐标系，又称西安坐标系。 国家基本图 national basic map 根据国家具体情况所确定的一种(或几种)比例尺的具有通用性、基础姓的地图。 海图 chart 以海洋为主要描绘对象的地图。 航空遥感 aerial remote sensing；airborne remote sensing 以空中的飞机、直升机、飞艇、气球等航空飞行器为平台的遥感。 航天遥感 space remote sensing；space borne remote sensing 在地球大气层以外的宇宙空间，以人造卫星、宇宙飞船、航天飞机、火箭等航天飞行器为平台的遥感。同义词：太空遥感 红外遥感 infrared remote sensing 遥感器工作波段限于红外波段范围之内的遥感。 环境资源信息系统 environmental resources information system 在计算机软硬件支持下，把资源环境信息按照空间分布及属性，以一定的格式输入、处理、管理、空间分析、输出的计算机技术系统。 混合结构 hybrid structure 集矢量结构与栅格结构性质为一体的数据结构。 基础通用标准 Basic Standard 在一定范围内，作为其它标准的基础并普遍使用的、具有广泛指导意义的标准。 集成数据 integrated data 集矢量数据、栅格数据二者为一体的混合型数据。同义词：综合数据。 几何配准 geometric registration 将不同时间、不同波段、不同遥感器系统所获得的同一地区的图像(数据)，经几何变换使同名像点在位置上和方位上完全叠合的操作。 计算机地图制图 computer cartography 根据地图制图学原理和地图编辑计划的要求，以计算机及其外围设备作为主要的制图工具，应用数据库技术和图形的数字处理方法，实现地图信息的获取、转换、传 输、识别、存储、处理和显示，最后输出地图图形的过程和方法。同义词：自动制图；数字地图制图 加密算法 Encryption Algorithm 被定义为从明文到密文的一种变换，它分为常规加密算法（又称对称加密算法）和公开密钥加密算法（又称非对称加密算法）。 假彩色像片 false color photograph 影像色彩不同于原景物色彩的像片。 监督分类 supervised classification 根据已知训练区提供的样本，通过选择特征参数，建立判别函数以对各待分类影像进行的图像分类 剪裁 clipping 以窗口为界剪去超出显示屏边界的图形部分的过程或功能。 近红外图像 nearing fared image 以遥感器接收目标物反射或辐射近红外谱段所形成的图像。 精度 Accuracy 观测结果、计算值或估计值与真值（或被认为是真值）之间的接近程度。 开窗 windowing 在给定范围(窗口)内显示或提取数据库中部分数据的过程。 可见光遥感 visible spectral remote sensing 遥感器工作波段限于可见光波段范围之内的遥感。 可视化 visualization 在计算机动态、交互的图形技术与地图学方法相结合的基础上，为适应视觉感受与思维而进行的空间数据处理、分析及显示的过程。 客户机／服务器结构 Client ／ Server Structure 它是一种分布式计算机体系结构，充分利用中央处理机和服务器，采用智能终端，把数据和程序放在服务器上，工作业务专门化，每台计算机可专门设置一种功能， 可把应用分为前、后台放在计算机上，在网络上只传递请求和应答，而不是大量的程序和数据，这样也减少了网络通信量。 空间参照系统 SpatiaI Reference System 确定地理目标平面位置和高程的平面坐标系和高程系的统称。平面坐标系分为国家坐标系和独立坐标系；高程系分为国家高程系和地方高程系。 空间数据 SpatiaI Data 用来表示空间实体的位置、形状、大小和分布特征诸方面信息的数据，适用于描述所有呈二维、三维和多维分布的关于区域的现象。空间数据的特点是不仅具有实体本身的空间位置及形态信息，而且还有实体属性和空间关系（如拓扑关系）信息。 空间数据记录格式 Record Format for SpatiaI Data 空间数据在传输、处理和存贮过程中的记录形式，包括数据记录格式和文件记录格式，分逻辑记录格式和物理记录格式。 空间数据交换格式 Transfer Format for SpatiaI Data 指不同的地理信息系统或地理信息系统与其他信息系统之间实施空间数据双向交换时采用的数据格式，这些格式包括矢量格式和栅格格式等。 空间数据结构 SpatiaI Data Structure 空间数据结构是指空间数据在计算机内的组织和编码形式。它是一种适合于计算机存贮、管理和处理空间数据的逻辑结构，是地理实体的空间排列和相互关系的抽象描述。它是对数据的一种理解和解释。 空间数据转换 spatial data transfer 将空间数据从一种表示形式转变为另一种表示形式的过程。 雷达图像radar image 雷达向目标物发射无线电波，然后接收散射回波所形成的图像。 立体影像地图 stereo photo map 由一张正射影像地图和一张立体配对影像图组成的地图。 逻辑兼容 logical consistency 空间数据在逻辑关系上的一致性。同义词：逻辑一致性 面状符号 area symbol 指所代表的概念可认为是空间的面的符号。符号的范围同地图比例尺有关。 模式识别 pattern recognition 利用计算机对图形或影像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对象的技术。 目视判读 visual interpretation 判读者通过直接观察或借助判读仪以研究地物在遥感图像或其它像片上反映的各种影像 平面图 P1an 在小范围内只表示地物要素及其平面位置而不表示起伏形态的地图。 平面直角坐标系 Rectangular Plane Coordinate System 用直角坐标原理在投影面上确定地面点平面位置的坐标系。与数学上的直角坐标系不同的是，它的竖轴为X轴，横轴为Y轴。在投影面上，由投影带中央经线的投影 为调轴、赤道投影为横轴（Y轴）以及它们的交点为原点的直角坐标系称为国家坐标系，否则称为独立坐标系。 普通地图 general map 综合反映地表的一般特征，包括主要自然地理和人文地理要素，但不突出表示其中的某一种要素的地图。 强制性标准 Compulsory Standard 在一定范围内通过法律、行政法规等强制性手段加以实施的标准。具有法律属性。强制性标准一经颁布，必须贯彻执行。否则对造成恶劣后果和重大损失的单位和个人，要受到经济制裁或承担法律责任。 曲线光滑 1ine smoothing 通过曲线内插程序计算加密点，连接各相邻点而获得光滑曲线的方法。 曲线内插 curve interpolation 根据曲线上的已知点，分段建立代数多项式，通过已知点并保持已知点上一阶或二阶导数连续，按一定步距计算加密点的方法。 全国地理信息标准化技术委员会 CSBTS／TC 230 Nation-wide Technical Standardization Committee of Geographic lnformation 它是在国务院标准化行政主管部门领导下，在地理信息领域内从事全国性标准化工作的技术组织。该委员会由各有关方面的专家组成，于1997年12月19日成立。 全数字化测图 fully digital mapping 利用数字影像进行数字测图的方法。 热红外图像 thermal infrared image 扫描仪对314μm波长的地表辐射记录的图像。 任意投影 arbitrary projection 角度变形、面积变形和长度变形同时存在的一种投影。 软件环境 Software Environment 运行于计算机硬件之上的驱动计算机及其外围设备实现某种目的的软件系统。 三维地景仿真 three-dimensional landscape simulation 以地理基础或专题数据为依据，用计算机生成某地区地景三维图像的技术。 三维显示 three-dimensional display 将立体图像以平面投影图或透视图的形式在平面上表现出来的过程。 扫描数字化 scan-digitizing 地图数字化方法之一。利用扫描仪将地图图形或图像转换成栅格数据的方法。 扫描图像 scan image 由扫描成像系统所记录的图像。 深度基准 sounding datum 海图及各种水深资料的深度起算面。同义词：海图基准面． 时间分辨力 temporal resolution 遥感器能够重复获得同一地区影像的最短时间间隔。 实体 Entity 地球上的一种真实现象，它不能再细分为同一种类型的现象。 矢量数据 Vector Data 以x，y坐标或坐标串表示的空间点、线、面等图形数据及与其相联系的有关属性数据的总称。 数据 Data 泛指表示一个指定的值或条件的数字、符号（或字母）等。数据是表示信息的，但这种表示要适合传输、分析和处理。在数字通信中，常把数据当作信息的同义词。 数据编辑data edit 将输入系统的数据进校验、检查、修改、重新编排、处理、净化、组织成便于内部处理的格式。 数据存取控制 Data Access Control 对数据存入和取出的方式和权限进行控制，为了防止非法用户不正当地存取信息，还应对用户的存取资格和权限进行检查。只有检查合格的用户才有权进入系统。 数据格式 data format 数据保存在文件或记录中的编排格式。 数据更新 data revision 以新数据项或记录、替换数据文件或数据库中与之相对应的旧数据项或记录的过程。 数据共享 Data Sharing 不同用户或不同系统按照一定的规则共同使用根据协议形成的数据库。用户可以通过多种程序设计语言或查询语言去使用这些数据。数据库中数据集的所有者（或管理者），允许其他用户访问他的数据集，称为共享数据集（shared data set）。获准访问的这个用户称为数据共享者（data sharer）。 数据检索 data retrieval 从文件、数据库或存储装置中查找和选取所需数据的操作或过程。 数据精度 Data Accuracy 观测值与真值或可看作是真值的逼近程度。 数据逻辑一致性 Data LogicaI Consistency 指数据在数据结构、数据格式和属性编码正确性方面，尤其是拓扑关系上的一致性。 数据通信 Data Communication 是指两点间信号或数据集合的传送，而不考虑数据的定义和内容。 数据维护 Data Maintenance 系统维护的重要内容之一，包括数据内容的维护（无错漏、无冗余、无有害数据）、数据更新、数据逻辑一致性等方面的维护。 数据压缩 Data Compression 利用人眼或数学方法（算法）对图像信号细节的不敏感特性进行压缩，以达到在一般通信线路上传输图像信号的目的。 数据源 Data Source 提供某种所需要数据的原始媒体。信息系统的数据源必需可靠，目前常用的数据源有：①观测数据，即现场获取的实测数据，它们包括野外实地勘测、量算数据，台 站的观测记录数据，遥测数据等。②分析测定数据，即利用物理和化学方法分析测定的数据。③图形数据，各种地形图和专题地图等。④统计调查数据，各种类型的 统计报表、社会调查数据等。⑤遥感数据，由地面、航空或航天遥感获得的数据。 数据质量控制 data quality contr01 采用一定的工艺措施，使数据在采集、存贮、传输中满足相关的质量要求的工艺过程。 数据质量评价 Data Quality Evaluation 对数据质量进行评估的方法和过程。常用的评价方法有：演绎推算、内部验证、与原始资料（或更高精度的独立原始资料）对比、独立抽样检查、多边形叠加检查、 有效值检查等。经检查应对每个质量元素进行说明，并给出总的评价，最后形成数据质量评价报告。 数据质量元素 Data Quality Element 描述数据质量的信息项，包括位置精度、属性精度、逻辑一致性、完整性、现势性和数据说明。 数据转换 data transfer 将数据从一种表示形式变为另种表现形式的过程。 数据字典 data dictionary 描述数据库中各数据属性与组成的数据集合。 数据组织 data 0rganization 按照一定的方式和规则对数据进行归并、存储、处理的过程。 数字表面模型 digital surface model 物体表面形态以数字表达的集合。 数字测图 digital mapping 利用各种手段采集数据，对所采集的数据进行计算机加工处理，测制数字地图方法。 数字地面模型 digital terrain model: DTM 定义在x、y域离散点(矩形或三角形)上地面某种特征数值集合的总称。 数字地图 digital map 以数字形式存贮在磁盘、磁带、光盘等介质上的地图。‘ 数字地图对象digital cartographic object 地图要素或一个实体全部或部分的数字表示。包括简单(基本)对象、复合对象和复杂对象。 数字地图模型 digital cartographic model 表示地图要素或制图处理的数字模型。 数字高程模型 digital elevation model: DEM 定义在x、y域离散点(矩形或三角形)上以高程表达地面起伏形态的数字文件。 数字坡度模型 digital slope model 记录网格点上坡度和坡向以描述地面坡度的数字文件。 数字签名 Digital Signature 当远隔两地的双方通过通信网络交换信息，完成某项合作谈判，或达成某项协议时，用数字方式签字。数字签名和传统的手写签名一样，都必须遵守双方的规定，数字签名可用密码技术来实现。 数字图像 digital image 物体的光辐射能量的数字记录形式或像片影像经采样量化后的灰度序列。 数字图像处理 digital image processing 用计算机对图像信息进行处理的一门技术。 数字位置模型 digital situation model 用平面坐标x、y描述地物分布的数字文件。 投影变换 projection transformation 将一种地图投影点的坐标变换为另一种地图投影点的坐标的过程。 图例 1egend 图上适当位置印出图内所使用的图式符号及其说明。 图像分类 image classification 根据各自在图像信息中所反映的不同特征，把不同类别的目标区分开来的图像处理方法。 图像复原 image restoration 对遥感图像资料进行大气影响的校正、几何校正以及对由于设备原因造成的扫描线漏失、错位等的改正，将降质图像重建成接近于或完全无退化的原始理想图像的过程。同义词：图像恢复 图像数据 Image Data 用数值表示的各像素（pixel）的灰度值的集合。对真实世界的图像一般由图像上每一点光的强弱和频谱（颜色）来表示，把图像信息转换成数据信息时，须将 图像分解为很多小区域，这些小区域称为像素，可以用一个数值来表示它的灰度，对于彩色图像常用红、绿、蓝三原色（trichromatic）分量表示。顺 序地抽取每一个像素的信息，就可以用一个离散的阵列来代表一幅连续的图像。在地理信息系统中一般指栅格数据。 图像信息 Image lnformation 像元的属性类型或量值所提供的信息。 图像增强 image enhancement 将原来不清晰的图像变得清晰或强调某些感兴趣的特征，抑制不感兴趣的特征，使之改善图像质量、丰富信息量，加强图像判读和识别效果的图像处理方法。 图形符号 graphic symbol 表示地图要素的空间位置及质量和数量特征的特定图形记号或文字 图形数据 Graphic Data 图形对象的形式表示。图形对象是指图元（primitive）和图段（segment）。图元有点、线、面、字符、符号、像元阵列等。图段是由图元组成， 例如房子中的门、窗；对每个图元的几何形状要用坐标位置，字符编码及字高、方位，字符的纵横比，像元阵列及其参考位置，相关的颜色属性加以描述后实现存 贮。在地理信息系统中一般指矢量数据。 图形数据库 graphic database 利用计算机将点、线、画霹图形基本元素按一定数据结同灶行存储的数据集合。 图形信息 Graphic lnformation 以数字形式表示的存在于地理空间中要素的位置和形状，按其几何特征可以抽象地分为点、线、面、体四种类型。 图形元素 graphic elements 指数字制图中的点、线、面状要素。 土地信息系统 land information system: LIS 在计算机软硬件支持下，把各种土地地理信息按照空间分布及属性，以一定的格式输入、处理、管理、空间分析、输出的计算机技术系统。 拓扑关系 topological relation 指满足拓扑几何学原理的各空间数据间的相互关系。即用结点、弧段和多边形所表示的实体之间的邻接、关联和包含等关系。 拓扑检索topological retrieval 从文件中查找和选择具有拓扑关系的数据的操作或过程。 拓扑结构 topological structure 根据拓扑关系进行空间数据的组织方式。 网格结构 grid structure 以格网单元为基础的地理空间数据组织方式。 微波图像 microwave image 以微波辐射计接收物体发射的微波能量而形成的图像。 卫星像片 satellite photograph 装载在卫星上的遥感器获取的像片。 卫星像片图 satellite photo map 用多张经处理的卫星像片，按一定的几何精度要求，镶嵌成大片地区的影像镶嵌图。 位置精度 positional accuracy 空间点位获取坐标值与其真实坐标值的符合程度。 系统测试 System Testing 由人工或自动方法来执行或评价系统组成成分，以验证它是否满足规定需求，或识别出期望结果与真正结果之间有无差别的过程。 系统设计 System Design 为实现系统分析提出的系统功能所进行的各种技术设计工作的总称。它是为在系统分析的基础上进行具体设计的过程，也是选择最佳实现方案的过程，其主要工作为 总体设计。在满足系统总体功能的前提下，将系统划分为若干子系统进行详细设计，并使系统结构和数据组织尽可能地合理，使系统实施简单、灵活、可靠、经济， 系统设计的基本内容和工作过程包括：概要（初步）设计，建立系统模型，详细设计及设计审查。 线状符号 1ine symbol 指所代表的概念可认为是空间的线的符号。符号沿着某个方向延伸其长度与地图比例尺有关。 相关标准 Relative Standard 指在城市地理信息系统开发建设中需要直接采用的其他标准体系中的标准。 像片判读 photo interpretation 根据地物的光谱特性、空间特征、时间特征和成像规律，识别出与像片影像相应的地物类别、特性和某些要素或者测算某种数据指标的过程。同义词：像片解译 协议 Protocol 用于不同系统中实体间的通信。两个实体要想通信，必须有“同一种语言”，而且，对于通信内容，怎样通信和何时通信，都必须遵守一定的规定，这些规定就是协议。亦可简单地定义为：控制两实体间数据交换的一套规则。 行业标准 Trade Standard 在全国某个行业范围内统一的标准。行业标准由国务院有关行政主管部门制定，并报国务院标准化行政主管部门备案。当同一内容的国家标准公布后，则该内容的行业标准即行废止。 虚拟现实 virtual reality 由计算机生成的可与用户在视觉、听觉、触觉上实施交互，使用户有身临其境之感的人造环境。它在测绘与地学领域中的应用可以看作地图认知功能在计算机信息时代的新扩展。 遥感 remote sensing 不接触物体本身，用遥感器收集目标物的电磁波信息，经处理、分析后，识别目标物、揭示目标物几何形状大小、相互关系及其变化规律的科学技术。同义词：遥感技术 要素 Feature 具有共同特性和关系的一组现象（如道路）或一个确定的实体及其目标的表示（如某一条道路）。 影像地图 photo map 以航空和航天遥感影像为基础，经几何纠正，配合以线划和少量注记，将制图对象综合表示在图面上的地图。 硬件环境 Hardware Environment 计算机及其外围设备组成的计算机物理系统。 用户需求分析 User Requirement Analysis 在系统设计之前和设计、开发过程中对用户需求所作的调查与分析，是系统设计、系统完善和系统维护的依据。 圆柱投影 cylindrical projection 以圆柱面为承影面的一类投影。假想用圆柱包裹着地球且与地球面相切(割)，将经纬网投影到圆柱面上，再将圆柱面展开为平面而成。 圆锥投影 conic projection 以圆锥面为承影面的一类投影。假想用圆锥包裹着地球且与地球相切(割)，将经纬网投影到圆锥面上，再将圆锥面展开为平面而成。 栅格结构 raster structure 以栅格矩阵为基础的地理空间数据的组织方式。 栅格数据 Raster Data 按格网单元的行和列排列的、具有不同灰度值或颜色的阵列数据。栅格数据的每个元素可用行和列唯一地标识，而行和列的数目则取决于栅格的分辨率（或大小）和实体的特性。 正射影像地图 orthophoto map 附有等高线的正射影像图。 正射影像图 ortho-photo map 用正射像片编制的带有公里格网、图廓内外整饰和注记的平面图。 直角坐标网 rectangular grid 按平面直角坐标划分的坐标格网。同义词：公里网 制图专家系统 cartographic expert system 利用计算机人工智能技术，模拟地图制图专家的知识和经验进行地图制作的软件系统。 质量 Quality 为适合应用，对数据所要求的或可以辨别的特征和特性的总和。 质量控制 Quality Control 为达到规范或规定对数据质量要求而采取的作业技术和措施。 属性 Attribute 一个目标或实体的数量或质量特征。 属性精度 attribute accuracy 指所获取的属性值(编码值)与其真实值的符合程度。 属性精度 Attribute Accuracy 实体的属性值与其真值之间的接近程度或属性值的正确性。 属性数据 attribute data 描述地理实体质量和数量特征的数据 属性值 Attribute Value 确切表达一个目标或实体属性的质或量。 专题地图 thematic map 着重表示自然或社会现象中的某一种或几种要素，即集中表现某种主题内容的地图。 专用标准 Specialized Standards 针对某一领域标准化对象制订的共性标准，它的覆盖和使用面一般较大，可作为制订相关领域标准的参考和依据。 自动制图综合 generalization of automatic cartography 在地图数据库支持下，利用制图综合的模型、算法和规则，由计算机实现地图内容要素的取舍、合并、图形概括、移位和特征部位夸大表示的过程。 自然地图．Physical map 反映自然环境各要素或现象的空间分布规律、区域差异及其相互关系的地图。 总体设计 GeneraI Design 在开发一个城市地理信息系统时，根据可行性论证和用户需求，对系统进行整体设计，为系统确定整体框架结构的过程。它是根据逻辑设计对系统进行具体的物理设计。 坐标 coordinates 确定位置关系的数据值集合。 坐标变换 Coordinate Transfer 采用一定的数学方法将一种坐标系的坐标变换为另一种坐标系的坐标的过程。 坐标格网 coordinate grid 按一定纵横坐标间距，在地图上划分的格网。   （作者联系方式： ）

81 9 地图分幅基本知识 地形图的编号是根据各种比例尺地形图的分幅，对每一幅地图给予一个固定的号码，这种号码不能重复出现，并要保持一定的系统性。 地形图编号的最基本的方法是采用行列法，即把每幅图所在一定范围内的行数和列数组成一个号码。

82 国家基本比例尺地形图有1：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万、1：20万、1：50万和1：100万七种。
普通地图通常按比例尺分为大、中、小三种，一般以1：10万和更大比例尺的地图称为大比例尺地图；1：10万至1：100万的称为中比例尺地图；小于1：100万的称为小比例尺地图。 对于一个国家或世界范围来讲，测制成套的各种比例尺地形图时，分幅编号尤其必要。通常这是由国家主管部门制定统一的图幅分幅和编号系统。

83 1) 1：100万地图的编号 该种地形图的编号为全球统一分幅编号。 列数：由赤道起向南北两极每隔纬差4o为一列，直到南北88o（南北纬88o至南北两极地区，采用极方位投影单独成图），将南北半球各划分为22列，分别用拉丁字母A、B、C、D……V表示。 行数：从经度180 o起向东每隔6 o为一行，绕地球一周共有60行，分别以数字1、2、3、4……60表示。

84 由于南北两半球的经度相同，规定在南半球的图号前加一个S，北半球的图号前不加任何符号。一般来讲，把列数的字母写在前，行数的数字写在后，中间用一条短线连接。例如北京所在的一幅百万分之一地图的编号为J-50（如图14所示）。 由于地球的经线向两极收敛，随着纬度的增加，同是6o的经差但其纬线弧长已逐渐缩小，因此规定在纬度60 o-76 o间的图幅采用双幅合并（经差为12 o，纬差为4 o）；在纬度76o-88o间的图幅采用四幅合并（经差为24o，纬差为4o）。这些合并图幅的编号，列数不变，行数（无论包含两个或四个）并列写在其后。例如北纬80o-84o，西经48o-72o的一幅百万分之一的地图编号应为U-19、20、21、22。

85

86 2) 1：50万、1：20万、1：10万地形图的编号 一幅1：100万地图划分四幅1：50万地图，分别用A、B、C、D表示，其编号是在1：100万地形图的编号后加上它本身的序号，如J-50-B。 一幅1：100万地图划16幅1：25万地图，分别用带括号的数字(1)-(16)表示，其编号是在1：100万地形图的编号后加上它本身的序号，如J-50-(11)。 一幅1：100万地图划分144幅1：10万地图，分别用数字1—144表示，其编号是在1：100万地形图的编号后加上它本身的序号，如J-50-32。

87 114 120 40 A B C D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 48 49 60 61 72 73 84 85 96 97 108 109 120 121 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) 40 J-50 36 36 114 120

88 3) 1：5万、1：2.5万、1：1万地形图的编号 1：5万地形图的编号，以1：10万地形图划分为四幅1：5万地图，分别用A、B、C、D表示，其编号是在1：10万地形图的编号后加上它本身的序号，如J A。 再将一幅1：5万地图划分四幅1：2.5万地形图，分别用1、2、3、4表示，其编号是在1：5万地形图的编号后加上它本身的序号，如J A-1。 1：1万地形图的编号，是以一幅1：10万地形图划分为64幅1：1万地形图，分别以带括号的(1)-(64)表示，其编号是在1：10万图号后加上1：1万地图的序号，如J (10)。

89 A B C D 1 2 3 4 J-50-32

90 4) 基本比例尺地形图的图幅大小及其图幅间的数量关系。
我国规定1：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万、1：25万、1：50万比例尺地形图，均采用高斯克吕格投影。1：2.5至1：50万比例尺地形图采用经差6度分带，1：1万比例尺地形图采用经差3度分带。 1: 度 度

91 ×—××－×－××× ××× 5)中国地形图分幅与编号－国家新标准 例如： J-50-E-013020
在100万的基础上划分，比例尺有明确的代号。 ×—××－×－××× ××× 100万图幅行号字符码 100万图幅列号数字码 比例尺编号 行号数字码 列号数字码 ABCDEFGH,分别代表100万、50万、25万、10万、5万、2.5万、1万、5000。 例如： J-50-E

92 新旧标准的转换 旧标准图幅的序号/（百万分幅该比例尺行向上图幅数） Row = 商＋1 Col ＝ 余数

93 例如 1:50万 的图幅 旧： J-50-C 新： J-50-B 1:25万 的图幅 旧： J-50-(11) 新： J-50-C 1：10万的图幅 旧： J-50-13 新： J-50-D