QGIS中文操作手册(1-6)GIS软件中的坐标

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椭球体

地球的实际上并非是一个球体(Sphere),而是一个表面不规则近似于椭圆的椭球体(Spheroid)。为了要描述地球空间上任一点的位置,就需要给定地球地理坐标。此地理坐标则需要将地球假设一个椭球体,并依照地球的大小、形状参数以数学方式计算出不同标准的参考椭球体(参考图 25)。不同的区域适合的参考椭球体也不一样,一般会以最贴近当地地球曲面的椭球体而选以作为地理坐目标参考椭球体,此称为大地基准(Datum)。

椭球体的形状与大小包含椭球的长轴、短轴、扁平率与偏心率,这些统称为椭球体参数。目前以全球为范围最适合通用的坐标系统为 WGS84。WGS84 是美国国防部制订的大地坐标系统,以地球质量中心为原点,目前全球卫星定位系统(Globe Position System,GPS)即采用此坐标系统。

图 :参考椭球体图

大地基准

地球并不是规则的椭球体,运用数学方式计算出来的各种不同椭球体是为了让椭球体更接近地球表面,当一个椭球体很接近地球表面时,此椭球体称为大地基准(Datum)。不同的椭球体接近地表的情形也不一样。世界各国为了寻找该地区最接近地表的椭球体,因而订定了不同的大地基准。WGS84 坐标系统是以地球质心为椭球体的中心,虽然是全球通用的大地基准,但若用于局部地区,则会有无法符合地表形状的问题。地区性的大地基准的椭球面于该地区需与地球表面重合的很好,其中心相对于地球质心位移,此椭球面与地球表面相切的点,称为大地基准原点,邻近的坐标都依此原点坐标推算而得。 选择不同的大地基准,地理坐标系统也会不同。相同的地点采用不同的大地基准,则会有不同的经纬度坐标值。

坐标系统

坐标系统可分为地理坐标与投影坐标。地理坐标系统(Geographic coordinate system)又可称大地坐标系统。是利用三度空间的球面来定义地球上的空间位置。以经纬度之度(゚)分(′)秒(″)来表示地球上任一点的绝对位置。东西向的分度线称为纬线,以赤道为 0 度起点。南北向的分度线称经线,以通过英国格林威治天文台之经线为本初子午线作为 0 度起点,往东称为东经,往西为西经。(东经为正、西经为负;北纬为正,南纬为负;E 表东经、W 表西经、N 表北纬、S 表南纬)

图:地理坐标之经度与纬度图

投影坐标(Projection Coordinate System)即将三度空间的地理坐标经过投影的方式,转换成二度空间的平面坐标系统。由于是由地理坐标转换成平面,因此包含了参考椭球体、大地基准及地图投影方式。目前全球最通用的坐标系统,为国际横麦卡托(Universal Transverse Mercator Projection Grid System)投影坐标系统。

图:横麦卡托投影图

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作者:,开源GIS的践行者。
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