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【有趣地学习】重新学地理坐标 & 投影坐标 & 坐标转换

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发表于 2016-7-20 12:53:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
   【有趣地学习】重新学地理坐标 & 投影坐标 & 坐标转换


      小喵很清楚地记得这是第三篇【有趣地学习】。没错,作为一个打广告小能手这是要提醒游客,亲爱的游客,您可以抽空看下前两篇喔。而如果看了第二篇的小伙伴可以质疑一下小喵不应该是继续MODIS的下篇吗?

  小喵很认真地想了想,实用性不强貌似没什么人感兴趣啊。前几天在群上讨论坐标的一件小事引起了小喵的注意。原来好多人都不懂这个呢,我要是写出来岂不是骗赞的绝好机会。说干就干,把曾经忘光光的知识学起来吧。



  正式讲之前,好想说下题外话:在这里逛社区的大多都是3S的小伙伴吧。小喵是GIS专业的,大一时有门课叫地图学,第一次接触地理坐标、投影坐标就是在这门课上。讲到这节的时候,老师特别强调这个很重要啊,一定要认真听啊。小喵不仅不是学霸,还不认真听课,所以对于这节真的是听听就过去了,但是对这节内容印象特别深刻是因为期末的时候背了很久的高斯克里格投影是横轴等角切椭圆柱投影。有朋友圈为证呢。大家被哪些难啃的知识点折磨过,欢迎留言让我围观。(告诉我不只是我一个人被干掉过)




  以上属于黑历史分享。下面才是正确的打开方式。

       地理坐标系
  这段话给聪明的学霸们看:

  地理坐标系(Geograpic Coordinate System,简称GCS)用一个三维的球面来确定地物在地球上的的位置,地面点的地理坐标有经度、纬度、高程组成。地理坐标系统与选择的地球椭球体和大地基准面有关。椭球体定义了地球的形状,而大地基准面确定了椭球体的中心。
  (预告:这段话隐藏了考点地球椭球体和大地基准面)

       地理坐标系分为参心坐标系和地心坐标系。
  两者怎么区分定义呢?快快坐好认真看下面的解释。

  参心坐标系:是以参考椭球的几何中心为原点的大地坐标系,常见的参心坐标有北京54,西安80,珠江坐标等地方坐标。
  地心坐标系: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。常见的地心坐标有有WGS84,国家2000坐标。

  看到这里,有没有小伙伴出现似懂非懂的情况了?透过现象看本质,我们停下来捋一捋。

  首先,明确地理坐标是球面坐标,用经纬度、高程来进行表示。地理坐标出现参心坐标和地心坐标是因为选择的参考椭球体不同。
  为什么要选择不同的参考椭球体?
  回答这个问题前,先让我们回忆一下课本上对地球的描述——地球是一个两极稍扁,赤道略鼓的不规则球体。
  文字描述很简单,可真实的地球表面是极其崎岖不平的,用模型怎么表示呢?
  两个词解释:抽象、逼近。
  对地球表面的第一层抽象,即得到了一个连续、闭合的地球表面,称为大地水准面。
  大地水准面的定义是:假设当海水处于完全静止的平衡状态时,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、闭合的曲面,这就是大地水准面。它是重力等位面。
  在大地水准面的基础上可以建立地球椭球模型。大地水准面虽然十分复杂,但从整体来看,起伏是微小的,且形状接近一个扁率极小的椭圆绕短轴旋转所形成的规则椭球体,这个椭球体称为地球椭球体。其表面是一个规则数学表面,可用数学公式表达,在测量和制图中用它替代地球的自然表面。这是地球形体的二级逼近,所以参考椭球体可以理解为地球的抽象表达,那也能联想到椭球面和地球肯定不是完全贴合的。不同的国家地区位置不同,为了最大限度地贴合自己的那一部分,选择的参考椭球体就会有所不同。

  理论知识暂时就讲那么多了,对于像小喵这样听课不认真的学渣只有用图才能吓得住。
  那么请看喵小喵的打开方式:
  打开Argis查看一下“WGS 1984”世界大地坐标系的描述



  Angular Unit:Degree(0.0174532925199433)这行信息描述了该坐标系统的单位,此处为度。
  Datum: D_WGS_1984描述了坐标系统的大地基准面,此处为WGS 1984地心基准面,其坐标原点为地球质心。
  Spheriod:WGS_1984则描述了椭球体,后面信息描述了椭球体的参数,包括长、短半轴长度以及偏心率。

  继续插入知识点,不开心也不可以划掉(我就是傲娇的小喵):上文提到大地基准面确定了椭球体的中心,上文也提到参考椭球体会有不同,那么必然能想到大地基准面肯定也会有不同。这个就是我们现在要插入的知识点。

  大地基准面分为地心基准面和区域基准面。
  地心基准面:由卫星数据得到,使用地球的质心作为原点,使用最广泛的是 WGS 1984。
  区域基准面:特定区域内与地球表面吻合,大地原点是参考椭球与大地水准面相切的点,例如Beijing54、Xian80。

  所以每个国家或者地区都有各自的大地基准面。如我们经常称谓的Beijing54、Xian80坐标系指的是我国的两个大地基准面。这也说明相对同一地理位置,不同的大地基准面,它们的经纬度坐标是有差异的。

  讲到这,基本上把小喵get到的参考椭球体与大地基准面内容讲完了,那么就来个习惯性的总结吧。
  椭球体与大地基准面之间的关系是一对多的关系。因为基准面是在椭球体的基础上建立的,但椭球体不能代表基准面,同样的椭球体能定义不同的基准面。

  操碎了心的小喵担心小伙伴会傻傻分不清大地水准面和大地基准面,特地来解释下大地水准面的概念。
  1. 大地基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近,每个国家或地区均有各自的大地基准面。
  2. 在大地水准面的基础上可以建立地球椭球模型,而大地基准面是在椭球体的基础上建立的。

  地理坐标系也就是球面坐标的内容到此就完了,接下来我们就该开讲如何把球面坐标转换为平面坐标,这就涉及到投影了。喵学堂有非常非常完整的投影坐标系及坐标转换的讲解,附上链接
  http://bbs.rscloudmart.com/thread-1571-1-1.html
  http://bbs.rscloudmart.com/thread-1610-1-1.html
  此时小喵欢好想不负责任地说:不写了不写了,大家移步去喵学堂吧。
  没错,我就是这么不负责任还不正经的小喵,大家去喵学堂吧。宝宝饿了,宝宝要去吃狗粮。


  再次傲娇地露下脸:细心的小伙伴可能会发现小喵的文章顺序是倒着来写的,我会先总讲地理坐标系,接着跟着疑问一步一步往上找答案。这可能跟小喵的思维方式有关,从结论开始我不懂的地方问个为什么,然后再把答案找出来。我写的时候会跟着这条思路走,不知道大家阅读起来有没有障碍。如果你有更好的理解方式欢迎分享给小猫,还有要谢谢大家以往给过的赞。
     生命不惜,奋斗不止。如果你也有很多要继续学习的地方,那我们不如一起走吧。突然温情的小喵再次谢谢大家给过的鼓励。



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发表于 2016-8-9 22:49:15 | 显示全部楼层
好厉害,侯赛雷,但是我还是没看懂,我仔细看了还是没看懂
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 楼主| 发表于 2016-8-15 14:54:28 | 显示全部楼层
ocean 发表于 2016-8-9 22:49
好厉害,侯赛雷,但是我还是没看懂,我仔细看了还是没看懂

你之前有学过这个知识吗
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发表于 2016-8-15 20:35:41 | 显示全部楼层
非常有用,感谢分享
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发表于 2016-8-16 14:41:34 | 显示全部楼层
Leting 发表于 2016-8-15 14:54
你之前有学过这个知识吗

学过一点呀,我本科地信专业,研究生考的遥感,但被调到测绘工程了。
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 楼主| 发表于 2016-8-17 10:11:23 | 显示全部楼层
ocean 发表于 2016-8-16 14:41
学过一点呀,我本科地信专业,研究生考的遥感,但被调到测绘工程了。

我竟无言以对。
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发表于 2016-9-25 21:48:50 | 显示全部楼层
对于新手,很需要。
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 楼主| 发表于 2016-9-26 14:45:18 | 显示全部楼层
zpf736857738 发表于 2016-9-25 21:48
对于新手,很需要。

好好学习!到时候可以考虑在社区分享你的学习成果哦
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发表于 2016-9-26 16:57:02 | 显示全部楼层
Leting 发表于 2016-9-26 14:45
好好学习!到时候可以考虑在社区分享你的学习成果哦

嗯,正在努力学习中,以前没学过这方面内容。

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发表于 2016-10-10 16:25:17 | 显示全部楼层
这个文章太好了,解决了问很多的不明白!
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发表于 2016-10-27 16:16:42 | 显示全部楼层

详细看完了楼主关于坐标系和坐标转换的三篇帖子 ,作为学渣的我还是有很多不明白的,楼主能否在发帖详细阐述一下关于地理坐标系LB到空间直角坐标XYZ的转换以及空间直角坐标投影为平面坐标的内容呢?


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发表于 2016-10-29 11:46:58 | 显示全部楼层
好厉害,帮助很大
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发表于 2016-11-16 01:07:15 | 显示全部楼层
谢谢楼主
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发表于 2016-11-28 13:48:14 | 显示全部楼层
感谢分享!!!
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发表于 2017-3-7 10:49:21 | 显示全部楼层
作为学渣,看后压力很大;看完评论,略好:至少俺还看得懂,总算不至于一渣到底~~
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发表于 2017-4-11 20:47:29 | 显示全部楼层

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发表于 2017-4-26 20:46:31 | 显示全部楼层
不错。测绘的路过
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发表于 2017-8-27 14:19:53 | 显示全部楼层
谢谢分享!
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发表于 2017-10-6 22:42:01 | 显示全部楼层
大概了解了下,具体的再学吧!
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发表于 2017-11-1 10:56:41 | 显示全部楼层
谢谢分享
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