第二章空间定位基准课件.ppt

2.1.2 高程基准,高程系统：即确定表示地面点高低的统一基准面。 高程原点：即通过国家控制网传算高程的统一起算点。 高程基准：高程系统与高程原点即构成高程基准。,1. 正高系统：以大地水准面为高程基准面的高程系统。 地面上某一点的正高，就是该点沿铅垂线到大地水准面的距离。其计算公式如下：,注：正高是一个唯一确定的数值，可以用来表示地面点的高程，但由于gm是地壳内部重力加速度平均值，不可求，因此正高不可求。,2正常高系统：是以似大地水准面为基准面的高程系统。其计算公式如下：,似大地水准面：按地面各点的正常高沿铅垂线向下截取相 应点，将许多这样的点联成一个连续曲面，称为“似大地水准面”。（大地水准面的高程原点对于似大地水准面也适用）,3大地高系统：以椭球面为高程基准面的高程系统称为大地高系统。,4大地高与正常高的区别 大地高与正常高的基准面不同：大地高以椭球面为高程基准面；正常高以似大地水准面为高程基准面。,通常，空间点的高程是以大地水准面为基准来建立的，但当前还不能唯一地确定大地水准面且正高不可求，因此各个国家或地区均选择一个平均海水面来代替大地水准面，来建立国家或地区的高程系统。,5我国采用的高程系统（国家高程系统） . 1956年黄海高程系统：采用1956年青岛验潮站求得的黄海平均海水面，作为高程基准面。 . 1985年国家高程系统,1985年国家高程基准与1956年国家高程基准之间水准原点间的转换关系为： H85H560.029m 其中：H85、H56分别表示新旧高程基准水准原点的正常高。,西安80大地原点,国家高程原点图,6独立高程系统 在特殊地区，不仅可以建立地方独立平面直角坐标系，也可以建立独立高程系统。 凡不按1956年黄海平均海水面或1985年国家高程基准作为高程起算数据的高程系统均称为独立高程系统。,地方独立高程系统可以通过将该系统下的高程原点与国家高程系统的高程原点联测，实现独立高程系统和国家高程系统之间的转换。 如假设独立高程系统的高程原点起算数据为H独，与国家高程原点联测所得的高程为H联，则高程原点的改正数为H，则： HH独H联 然后将独立高程系统中的各高程点的高程加改正数H，即可将独立高程系统转换为国家高程系统。,2.1.3 地理格网标准,1990年发布的GB1240990国家标准地理格网规定了我国采用的地理系统的划分规则和代码，并形成了一整套科学的格网体系。,1地理格网的含义和划分体系 地理格网是按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的格网。地理格网可以按经纬度坐标系统划分（称之为地理坐标格网），也可以按直角坐标系统划分（称之为直角坐标格网）。,地理坐标格网和直角坐标格网两者各有其用处，也各具优缺点： 地理坐标格网体系着眼于全球范围内宏观研究的需要，其优点在于利用地理坐标格网体系便于进行大区域乃至全球性的拼接，它不随投影方式的不同而改变格网的位置。其缺点在于：这种格网所对应的实地大小不均匀，高纬度地区较小，低纬度地区较大。我国领土所覆盖的面积较大，这种差别尤为明显。,直角坐标格网体系着眼于现实中大量地采用直角坐标系的客观需求。直角坐标格网具有实地格网大小均匀的优点，在局部小区域是可行的。 其缺点在于：直角坐标格网所对应的实地位置将随地图投影方式的不同而改变。若采用6带进行分割，则在分带的边缘会产生许多不完整的格网，无法进行全国性的整体拼接。地理格网标准确认了以上两种划分体系并存，其中经纬度划分体系又分为1010和46两个系统。,2格网系统 地理格网标准定义了三种格网系统： . 1010格网系统：以纬差10和经差10为基本网格构成的多级地理格网系统。该格网系统主要适用于海洋、气象等领域的信息。 . 46格网系统：以纬差4和经差6为基础进行划分而构成的多级地理格网系统，主要适用于表示陆地与近海地区全国或省（区）范围内各种地理信息。,. 直角坐标格网系统 将地球表面按数学法则投影到平面上，再按一定的纵横坐标间距和统一的坐标原点对其进行划分而构成的多级地理格网系统。 主要适用于表示陆地和近海地区工作规划、设计、施工等应用需要的地理信息。,3格网设计原则 地理格网标准的设计遵循如下原则： .科学性：地理格网按照地理象限、经纬度或直角坐标进行划分，这三种系统可以相互转换，具有严格的数据基础。 .系统性：三种格网的分级呈一定的比例关系，构成完整的系列，便于组成地区的、国家的或全球的格网体系。,.实用性：格网的划分，充分考虑不同用户需要及现行的测绘基础，设计了三种系统的多级格网，以满足不同精度要求，便于用户选择。 .可扩展性：格网的分级与编码设计，充分考虑了发展的需要，使得进一步细分时能在本标准的基础上进行扩充而不必改变原有的划分体系。,4. 地理格网系统的分级与编码. 地理格网系统的分级 . 1010格网系统的分级（见表1）,. 46格网系统的分级（见表2）,. 直角坐标格网系统的分级 直角坐标格网采用1980国家大地坐标系横轴等角圆柱投影（即高斯投影）。为控制投影变形，采用分带的办法。 我国的1：50万1：2.5万比例尺地形图采用6分带投影，1：1万和1：5000地形图采用3分带投影。,. 地理格网的编码 地理格网编码应当表示出空间位置，编码原则是： . 从直观的角度采用行列式编码 . 从多层检索的要求，采用与图幅划分一致的体系 . 从可靠性的角度采用数字码与字符码相间的混合编码方法，防止过长的数字码容易出现错误。,1010格网系统的格网代码为纯数字码，格网的代码为4位，结构如下 ：,例如：某点的纬度75N，经度143E，则该点所在的10格网的代码为1714 。,46格网系统的格网代码采用数字与字符混合码，由两部分共15位码组成，结构如下：,格网代码的第一部分由六个元素共9位码组成，表示该格网所在的地图图幅范围。 格网代码不代表地图图幅编号。,9位码的意义分别为： . 第一位表示南纬或北纬，南纬用负号“”表示，北纬用正号“”表示；我国地处北纬，可用空格表示。 . 第二位为字符码，表示1：100万图幅所在纬度带的字符码 . 第三、四位为数字码，表示1：100万图幅所在经度的数字码。,. 第五位为字符码，表示地形图的比例尺。 . 第六、七两位为数字码，表示图幅的行号。行号自上而下从01起算顺序排列。 . 第八、九两位为数字码，表示图幅的列号。列号自左向右从01起算顺序排列。,2.1.4 国家基本比例尺地形图标准及其基础地理数据平台,按一定的比例尺，用规定的符号表示地物、地貌平面位置和高程的正射投影图即为地形图。1:100万、1:50万、1:25万小比例尺地形图1:10万、1:5万、1:2.5万 中比例尺地形图1:1万、1:5000、1:2000、1:1000、1:500 大比例尺地形图1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万、1:100万七种比例尺作为国家基本比例尺地形图。,地形图的编绘都有统一的大地控制基础、统一的地图投影和统一的分幅编号，其作业严格按照测图规范、编图规范和图式符号进行。,1. 地形图的分幅和编号. 地形图的分幅 地形图有两种分幅形式：矩形分幅、经纬线分幅（即梯形分幅）。我国的基本比例尺地形图是以经纬线分幅制作的。,根据国家标准GB/T1398992国家基本比例尺地形图分幅和编号规定，我国基本比例尺地形图均以1：100万地形图为基础，按规定的经差和纬差划分图幅。其中，1：100万地形图分幅采用国际1：100万地图分幅标准。,每幅1：100万地形图的范围是经差6、纬差4；纬度6076之间经差12、纬差4；纬度7688之间经差24、纬差4（在我国范围内没有纬度60以上需要分幅的图幅）。 每幅1：100万地形图划分2行2列，共4幅1：50万地形图，每幅1：50万地形图的范围是经差3、纬差2。各比例尺地形图的经纬差、行列数和图幅数成简单的倍数关系。,. 地形图的编号 根据国家标准国家基本比例尺地形图分幅和编号的规定：. 1：100万地形图的编号 1：100万地形图的编号采用国际1：100万地图编号标准，从赤道起算，每纬差4为一行，至南、北纬88各分22行，依次用大写拉丁字母A，B，CV表示相应的行号。,从180经线起算，自西向东每经差6为一列，全球分为60列，依次用阿拉伯数字1，2，60表示相应的列号。 由经线和纬线所围成的每一个梯形小格为一幅1：100万地形图，它们的编号由该图所在的行号和列号组合而成。,图2.5 1：100万地图的分幅与编号,. 1：50万1：5000地形图的编号 1：50万1：5000地形图的编号均以1：100万地形图编号为基础，采用行列编号方法，即将1：100万地形图按所含各比例尺地形图的经差和纬差划分成若干行和列，横行从上到下，纵列从左到右按顺序分别用三位阿拉伯数字表示，不足三位者前面补0，取行号在前、列号在后的排列形式标记。 各比例尺地形图分别采用不同的字符作为其比例尺代码（见表3）。,1：50万1：5000地形图的图号均由其所在1：100万地形图的图号、比例尺代码和各图幅的行列号共十位码组成。 其结构如下：,以上是根据国家标准国家基本比例尺地形图分幅和编号的规定，对1：50万1：5000地形图编号的方法。 通过另一种习惯采用的地形图编码方法，也可以对不同比例尺地形图进行编号。,. 1：10万地形图的分幅和编号 按2030(纬差经差)划分，一幅1:100万的地形图可分成144幅1:10万的地形图，编号：在1:100万的图的基础上自左而右，自上而下从1到144编号。,. 1：5万和1:1万比例尺图的分幅和编号 一幅1:10万图可分成4幅1:5万（中间比例尺）图，编号为A、B、C、D，老图为甲、乙、丙、丁。 一幅1:10万图可分成64幅1:1万的图，编号：在1:10万图的基础上加(1)、(2)、.、(64)。,. 1:5000和1:2000比例尺图的分幅与编号 在1:1万比例尺图的基础上分幅和编号，每幅1:1万比例尺图可分为4幅1:5000的图，编号为a、b、c、d；每幅1:5000比例尺图可分为9幅1:2000的图，编号为1、2、.、9。,2. 地形图图式 比例尺较小的地形图，其地图内容较为概括，精度也相对较低；相反比例尺较大的地形图，其地图内容具体，且精度高。 因此，对不同的地图比例尺也就有不同的标准要求，仅就地形图图式，国家就发布了多个国家标准。,其中GB1234290 1：2.5万1：5万1：10万地形图图式为国家强制性标准，而GB/T 579193 1：5000 1：1万地形图图式和GB/T 79291995 1：500 1：1000 1：2000地形图图式为国家推荐标准。,下面以1：2.5万1：10万地形图图式与1：5001：2000的地形图图式这两个国家标准为例，比较说明不同比例尺地形图图式既有不同的用途，也有不同的表示内容及其精度的要求。,. 用途和内容 地形图比例尺越大，其内容也就越具体。 按1：2.5万1：10万地形图图式国家标准规定：“本标准适用于国民经济建设各部门测制和编绘1：2.5万、1：5万、1：10万地形图，也是各部门使用地形图进行规划、设计、科学研究的基本依据。” “在使用本图式时也可以根据不同地区特征及用途需要增补符号。”,按 1：500 1：1000 1：2000地形图图式国家标准规定：“本标准适用于国民经济建设各部门测制和编绘1：500 1：1000 1：2000地形图，也是各部门利用地形图进行规划、设计、施工、管理、科学研究和教学的基本依据之一”。,. 表示内容的精度 以标准中下列内容为例：. 测量控制点 1：2.5万1：10万地形图图式中，对测量控制点的要求是“应准确表示；图上各测量控制点符号的几何中心，表示实地上标石的中心位置”。,1：5001：2000的地形图图式对测量控制点的要求是“必须精确表示；图上各测量控制点符号的几何中心，表示地面上控制点标志的中心位置”。,. 居民点 1：2.5万1：10万地形图只要求“反映出外围轮廓特征及平面位置”，可以“分出主、次通道，正确显示各类型居民地的特点”就行了。 1：5001：2000地形图则要求“准确反映实地各个房屋的外围轮廓和建筑特征”。,. 工矿建筑物和公共实施 1：2.5万1：10万地形图只要求“在图上应准确表示，并反映出类型及性质特征”。 1：5001：2000地形图则要求“要准确表示其位置、形状和性质特征”。 此外，对道路及附属设施、管线和垣栅、水系及附属设施、境界、地貌和土质、植被等内容，这两种图式标准都有不同的要求。,3. 基础地理数据平台 每一种比例尺地图都可以形成一个数据库或数据平台。每一种专业的数据，如地形框架数据、土地利用覆盖数据、地籍测绘数据及其与空间位置相关的经济和人文数据，也都可以形成各自的数据库或数据平台。,在各种比例尺数据库数据中，1：400万、1：100万、1：25万全国基础地理数据库已建成。 全国1：400万公共基础地理数据平台总数量约34MB（E00格式），包括5类要素，分别存储在5个数据层中。 数据采用大地坐标，用单精度的以度为单位的经度和纬度表示，采用克拉索夫斯基椭球参数。,全国1：100万比例尺公共数据基础平台分13类要素17层，各层包括一个或多个属性表，以1：100万地形图分幅、分层存放。,全国1：25万公共基础平台按两种空间参照系统分别建库、存储。其中一种数据库采用大地坐标，用单精度以度为单位的经差和纬差表示，采用克拉索夫斯基椭球参数。 全国1：25万公共基础平台数据分为14层，各层包括一个或多个属性表，以1：25万地形图分幅、分层存放。,练习： 已知北京某地位于东经1162420 ，北纬3956 30，请给出表中各比例尺地形图条件下的图幅编号。,根据国家基本比例尺地形图分幅和编号标准进行编号的结果：,根据习惯中通用的地形图编码方法进行编号结果如下：,2.1.5 区域划分标准,根据区域管理、规划和决策的需要，在建立区域地理信息系统或专业地理信息系统时，有必要将整个区域划分为若干种区域多边形，作为信息存储、检索、分析和交换的控制单元，或作为空间定位的统计单元。 这就要求规定统一的区域多边形，并规定各种多边形区域的界线、名称、类型和代码。,1. 区域多边形系统的含义及其划分原则. 区域多边形系统的含义 地球上各种地理要素都是按一定的空间位置在一定范围内分布的，这些不同性质的范围形成各种各样的区域，每种区域都有它明确或模糊的边界。,这种界线或者是由地理要素自然分布的现象所确定的，如大陆、水域等的分布范围；也可以是因管理和发展需要而划分的，如行政区、经济区等；也可以是二者共同决定的，如自然保护区。 这些区域的实地表现多种多样，当按一定数学法则反映在地图上时就作为地理信息源，它表现为各种形状的多边形结构。,因此，多边形系统的含义是指由点、线、面等图形元素为基础所形成的空间数据的组织系统。 多边形大致有两大类型：一是按照地理要素分布自身的特征，划分为诸如：土地利用类型的耕地、园地、林地等，都是由各自组成要素的不同图斑而构成的多边形；二是按照综合的自然和环境要素，并考虑到管理、规划和决策的需要，划分为不同的区域多边形。,. 区域多边形的划分原则 不同区域多边形的划分可以不同，但划分要遵循一定的原则，下面是必须考虑的基本原则： . 区域多边形的选择必须和我国历史上长期形成的信息收集、统计和分析单元相一致，才能充分应用历史上丰富的信息资源。,. 区域多边形的选择必须和国家现行管理制度相一致，才能充分发挥其应用效益，保证信息更新的连续性。. 区域多边形的选择要充分考虑到国家今后在资源开发、环境保护方面的发展要求，才能为区域管理、规划和决策提供科学依据。. 区域多边形的设计要与格网系统的设计相适应，才能保证在一定精度的前提下便于相互交换。,. 区域多边形的设计必须充分考虑到它们的相对稳定性，使其具有修改、合并和上下延续的可能性。. 区域多边形的设计必须充分考虑到用户查询检索信息和进行分析决策的基本单元、途径和使用频率等。,2. 行政分区 根据国标GB226091中华人民共和国行政分区代码规定，以县级（市辖区、地瞎市和省直辖县级市、旗）为基本单元，包括县（市辖区、地瞎市和省直辖县级市、旗）、地区（州、省瞎市、盟）、省（自治区、中央直辖市）和国家四级，而且对县级以上的行政单元都进行了严格和科学的编码。 县级以下行政区的代码可以根据国标GB1011488县以下行政区划代码编制规则进行自行编制。,3. 综合自然分区 根据国标GB/T1392392国土基础信息数据分类与代码规定，基础地理信息数据分为： 测量控制点、水系、居民的、交通、管线与垣栅、境界、地形与土质、植被等八大类，每个大类又划分为若干小类，并都分别以代码代替。,后来又在原国家标准的基础上进行修订，从而形成具有9个一级类（在原标准的基础上增加了一个大类），共42个二级类、300多个三级类和240个四级类的严密的科学分类体系。,编码方法是在上述分类基础上，即国土基础信息数据分为9个大类，并依次细分为中类、小类和属性分类。分类代码由六位数字码组成，其结构如下：,大类码、中类码、小类码和属性分类分别用数字顺序排列，识别位由用户自行定义，以便于扩充，一般为0。,关于自然分区的国家标准，还有GB/T1446793中国植物分类与代码、GB/T14721.11993林业资源分类与代码（森林类型）、GB/T172962000中国土壤分类与代码、GB/T152181994地下水资源分类分级标准等等。,4. 管理分区 关于管理分区，已发布的国家标准主要有GB/T103021988铁路车站站名代码、GB/T11708-1989公路桥梁命名编号和编码规则、GB/T143951993城市地理要素、城市道路、道路交叉口、街坊、市政工程管线编码结构规则等。,例如：在邮政分区标准中，把全国邮政分为省、邮区、邮局、支局和投递局五级，并进行全国统一编码。邮政编码采用四级六位数的编码结构，前两位数字表示省（直辖市、自治区）；前三位数字表示邮区；前四位数字表示县（市）；最后两位数字表示投递局。例如邮编226156表示江苏省南通市海门县某投递局。,