GIS概念之大地坐标系的建立

主要内容:地球的三级逼近模拟

1.地球本身

地球是一个凹凸不平的类球体,球面上的物体受到地球重力所用,这些重力的来源并不能看成是地球内的某一个点上,因为地球密度形状不规则、密度不均匀导致地球上的物体所受重力的延长线并不相聚在一点,这一点可以将地球看成是一个椭球装的海绵,在海绵的两侧分别塞进去一个磁铁,这样海绵表面上的磁针就会收吸力作用,显然它们受到的吸力并不能汇聚成一点,如下图所示:

GIS概念之大地坐标系的建立

地球引力示意图:

GIS概念之大地坐标系的建立

2.一级逼近:大地水准面

地球的表面无法测量,就出现了水准面,假想一个水准面穿过山体和海水面相平和重力线垂直,这个就是水准面,需要注意每个地方会有不同的水准面(为了精度或历史的与原因),另外水准面也不是规则状的(因为它要和重力线相垂直)

GIS概念之大地坐标系的建立

3.三级逼近:椭球体

为了测量的需要,把水准面平整一下,就出现了椭球体,即规则椭球。

GIS概念之大地坐标系的建立

4.三级逼近:大地原点

这时的椭球体建立了,但由于椭球体就只是数学上的一个模型,没有具体的位置没有和地球的真实表面进行拟合,所以还不能用来测量,于是就出现了大地原点

将椭球体移动位置使椭球体和局部位置拟合度最好,这样就通过拟合的最佳的一个点把这个拟合后的椭球体套在了地球上(拟合的过程中还要考虑短半轴不能旋转要保持平行),这个最佳点就是大地原点。

GIS概念之大地坐标系的建立

这样通过三级逼近,就可以进行测绘了!


椭球体三要素:长半轴长(a)、短半轴长(b)、扁率(f=(a-b)/a),其实也就是两要素,长半轴长和短半轴长,arcgis在表达上使用长半轴长和反扁率(1/f)

一个椭球体可以对应多个基准面,用于测绘时(经纬度)只需确定椭球体和基准面即可!