定義

地理空間是指物質、能量、信息的存在形態、結構過程、功能關系上的分布方式和格局及其在時間上的延續。絕對空間

相對空間地理空間最自然的面

不規則，無法進行測算，必須找到規則的面來代替

大地水準面

海洋靜止時，海洋平面與該點的重力方向相垂直，這個面叫水準面。水準面有無數個，與靜止時平均海平面相重合的面叫大地水準面。由于地球內部質量不均，處處與重力方向相交的大地水準面不規則，仍然不能有數學表達。

橢球體模型

用橢球體近似表達地球表面。地球半徑為6371km。

地球空間模型描述

——地理空間數學建模地球橢球體模型bca三軸橢球體模型雙軸橢球體模型（旋轉橢球體）其他橢球體模型：根據a、b、c的不同x2a2y2b2z2c2++=1x2a2y2a2z2c2++=1如：克拉索夫斯基橢球體

WGS-84橢球體地球空間模型描述

——地理空間數學建模

橢球體參數長半徑a（赤道半徑）短半徑b（極半徑）扁率ε=(a-b)/a第一偏心率e2=(a2-

b2)/a2第二偏心率e`2=(a2-

b2)/b2

克拉索夫斯基橢球體GRS75橢球體WGS84橢球體

1954年北京坐標系1980年國家大地坐標，西安80坐標系GPS測量數據

我國使用的橢球體及高程基準我國大地坐標系使用的橢球體：使用橢球體我國大地坐標系

我國使用的橢球體及高程基準深度基準：海圖圖載水深及其相關要素的起算面。通常取當地平均海面向下一定深度為這樣的起算面，即深度基準面。

我國1957年起深度基準采用理論深度基準面，即按照蘇聯弗拉基米爾方法計算的當地理論最低低潮面。在一副海圖中，陸地高程是以規定的國家高程基準起算的。在我國燈塔、燈樁等高程是以平均大潮高潮面起算。深度則是以規定的深度基準起算。

通過建立地球橢球體模型及確定橢球體的原點建立的坐標系叫地理坐標系。經緯度坐標及高程坐標可以作為所有空間要素的參照系統。這個坐標系統是球面坐標系統：是以三維球面為基礎的。用經緯度量測，單位度、分、秒，又稱為大地坐標系。

地理空間坐標系的建立

——大地坐標系地球表面地球的經線和緯線

地面點的高程

地理坐標系

54年北京坐標系

在東北黑龍江邊境上同蘇聯大地網聯測，通過大地坐標計算，推算出北京點的坐標，北京坐標系是蘇聯42年坐標系的延伸，其原點在蘇聯普爾科沃。

80年西安坐標系

78年4月召開“全國天文大地網平差會議”建立80年西安坐標系，其原點在西安西北的永樂鎮（34°32′27.00〃N，108°55′25.00〃E），簡稱西安原點。橢球體參數為75年國際大地測量與地球物理聯合會第16界大會的推薦值。

WGS84坐標系

在GPS定位中，定位結果屬于WGS84坐標系，坐標系原點位于質心。地理空間坐標系的建立地理空間坐標系的建立—平面坐標系平面坐標系統（笛卡兒坐標系統）

以平面為基礎的平面坐標系。現實世界是以相對于指定原點的XY坐標值來定位的，單位常用公里或米（通常為正值）。可以將經緯度坐標轉換成平面直角坐標，這樣就可以方便地進行距離、方位、面積的計算：F:(λ,φ)(x,y)，λ為經度，φ為緯度

說明：

●投影面P不一定是平面

●點A與投影面P不必是在S的兩側

●在特殊情況下投影中心S點允許在無窮遠處abcPESP’CBA地圖投影——投影概念

投影原理：設想的地球是透明體，在球心有一點光源S（投影中心），向四周輻射投影射線，通過球表面（各點A、B、C、D……）射到可展面（投影面）上，得到投影點a、b、c……，然后再將投影面展開鋪平，又將其比例尺縮小到可見程度，從而制成地圖。地圖投影——實現的形象描述

長度變形：地球儀上，緯線長度不等；同一緯線上，經差相同，緯線長度相同；同一經線上，緯差相同而經線長度不同；所有經線長度相等。

面積變形：地球儀上，同一緯度帶內，經差相同的網格面積相等；同一經度帶內，緯度越高，面積越小。

角度變形：地球儀上，經線與緯線處處呈直角相交。地圖投影——地圖投影的變形地圖投影變形的圖解示例

（摩爾維特投影－等積偽圓柱投影）長度變形角度變形地圖投影的變形示意地圖投影——地圖投影的變形面積變形面積變形、角度變形面積變形、角度變形按變形性質分類：

●等角投影：角度變形為零。

●等積投影：面積變形為零。

●任意投影：長度、角度和面積都存在變形，但長度在某一個方向不變。地圖投影——地圖投影的分類地圖投影——地圖投影的分類從投影面類型劃分為：圓錐、圓柱、平面（方位投影）平面圓柱圓錐從投影面與地球位置關系劃分為：正軸、橫軸、斜軸，切、割我國常用地圖投影

在開始GIS應用之前搞清所采用的地圖投影非常重要。原因：存在投影變形，或是形狀、面積、方向不同的投影有不同的變形某種投影決定了它適宜某種應用。對我國來講，除1：100萬（及小于此比例尺）采用Lambert（正軸等角割圓錐）投影外，其余基本采用高斯-克呂格投影（橫軸等角切圓柱）比例尺表明了地圖數據的詳細（精確）程度，因此不同比例尺地圖往往需要采用不同的地圖投影方式。高斯—克呂格投影由德國數學家、物理學家、天文學家高斯于19世紀20年代擬定，后經德國大地測量學家克呂格于1912年對投影公式加以補充，故稱為高斯—克呂格投影。屬于橫軸等角切圓柱投影。這種投影是將橢圓柱面套在地球橢球的外面，并與某一子午線相切（此子午線叫中央子午線或中央經線），橢圓柱的中心軸通過地球橢球的中心，然后用等角條件將中央子午線東西兩側各一定經差范圍內的地區投影到柱面上，并將此柱面展成平面，即獲得高斯投影高斯—克呂格投影高斯—克呂格投影高斯投影特征：

中央經線和赤道投影為互相垂直的直線，且為投影的對稱軸；投影后無角度變形，即保角投影；中央經線無長度變形同一條經線上，緯度越低，變形越大，赤道處最大；同一條緯線上，離中央經線越遠，變形越大；為了保證地圖的精度，采用分帶投影方法，即將投影范圍的東西界加以限制，使其變形不超過一定的限度，這樣把許多帶結合起來，可成為整個區域的投影；3度帶和6度帶從0度開始，自西向東每6度分為一個投影帶。從東經1度30分開始，自西向東每3度分為一個投影帶。高斯—克呂格投影---投影分帶

我國1:1萬至1:50萬的地形圖全部采用高斯－克呂格投影。1:2.5萬至1:50萬的地形圖，采用6°分帶方案，全球共分為60個投影帶；我國位于東經72°到136°間，共含11個投影帶；1:1萬比例尺圖采用3°分帶方案，全球共120個帶。高斯—克呂格投影---投影分帶

在高斯克呂格投影上，規定以中央經線為X軸，赤道為Y軸，兩軸的交點為坐標原點。

X坐標值在赤道以北為正，以南為負；Y坐標值在中央經線以東為正，以西為負。我國在北半球，X坐標皆為正值。Y坐標在中央經線以西為負值，運用起來很不方便。為了避免Y坐標出現負值，通常將各帶的坐標縱軸西移500公里，即將所有Y值都加500公里。高斯—克呂格投影—坐標原點墨卡托（Mercator）投影橫向線定義：墨卡托（Mercator）投影墨卡托投影，又稱正軸等角切圓柱投影，其原理是假設有一個與某一標準緯線相切的圓柱面，先把球面映射到這個圓柱面，再把這個圓柱面展開成為一個平面。ArcGIS坐標系定義地理坐標系：AngularUnit:Degree(0.017453292519943299)PrimeMeridian（起始經度）:Greenwich(0.000000000000000000)Datum（大地基準面）:D_Beijing_1954Spheroid（參考橢球體）:Krasovsky_1940SemimajorAxis:6378245.000000000000000000SemiminorAxis:6356863.018773047300000000InverseFlattening:298.300000000000010000

ArcGIS坐標系定義投影坐標系：Projection:Gauss_KrugerFalse_Easting:500000.000000False_Northing:0.000000Central_Meridian:117.000000Scale_Factor:1.000000Latitude_Of_Origin:0.000000LinearUnit:Meter(1.000000)GeographicCoordinateSystem:GCS_Beijing_1954AngularUnit:Degree(0.017453292519943295)PrimeMeridian:Greenwich(0.000000000000000000)Datum:D_Beijing_1954Spheroid:Krasovsky_1940SemimajorAxis:6378245.000000000000000000SemiminorAxis:6356863.018773047300000000InverseFlattening:298.300000000000010000ArcGIS坐標系定義ArcGIS北京54坐標四種不同命名方法：

Beijing19543DegreeGKCM75E.prj三度分帶法的北京54坐標系，中央經線在東75度的分帶坐標，橫坐標前不加帶號Beijing19543DegreeGKZone25.prj三度分帶法的北京54坐標系，中央經線在東75度的分帶坐標，橫坐標前加帶號Beijing1954GKZone13.prj六度分帶法的北京54坐標系，分帶號為13，橫坐標前加帶號Beijing1954GKZone13N.prj六度分帶法的北京54坐標系，分帶號為13，橫坐標前不加帶號ArcGIS坐標系定義ArcGIS西安80坐標四種不同命名方法：

Xian19803Degre