地理信息系统常用的地图投影.docx

1、地理信息系统常用的地图投影地理信息系统常用的地图投影 1、高斯-克吕格投影-实质上是横轴切圆柱正形投影 该投影是等角横切椭圆柱投影。想象有一椭圆柱面横套在地球椭球体外面,并与某一条子午线(称中央子午线或轴子午线)相切,椭圆柱的中心轴通过椭球体中心,然后用一定的投影方法将中央子午线两侧各一定经差范围内的地区投影到椭圆柱面上,再将此柱面展开即成为投影面。 高斯平面直角坐标系以中央经线和赤道投影后为坐标轴,中央经线和赤道交点为坐标原点,纵坐标由坐标原点向北为正,向南为负,规定为 X轴,横坐标从中央经线起算,向东为正,向西为负,规定为Y轴。所以,高斯-克吕格坐标系的X、Y轴正好对应一般GIS 软件坐标

2、系中的Y和X。 高斯投影的条件和特点 中央经线和赤道投影后为互相垂直的直线,且为投影的对称轴 高斯投影的条件投影具有等角性质 中央经线投影后保持长度不变 中央子午线长度变形比为1,其他任何点长度比均大于1 在同一条经线上,长度变形随纬度的降低而增大,在赤道处为最大 高斯投影的特点在同一条纬线上,离中央经线越远,变形越大,最大值位于投影带边缘投影属于等角性质,没有角度变形,面积比为长度比的平方 长度比的变形线平行于中央子午线 高斯投影6和3 为了控制变形,我国地图采用分带方法。我国1:1.25万1:50万地形图均采用6度分带, 1:1万及更大比例尺地形图采用3度分带,以保证必要的精度。 6度分带

3、从格林威治零度经线起,每6度分为一个投影带,该投影将地区划分为60个投影带,已被许多国家作为地形图的数字基础。一般从南纬度80到北纬度84度的范围内使用该投影。 3度分带法从东经1度30分算起,每3度为一带。这样分带的方法在于使6度带的中央经线均为3度带的中央经线;在高斯克吕格6度分带中中国处于第13 带到23带共12个带之间;在3度分带中,中国处于24带到45带共22带之间。 高斯-克吕格投影的优点:等角性别适合系列比例尺地图的使用与编制; 径纬网和直角坐标的偏差小,便于阅读使用; 计算工作量小,直角坐标和子午收敛角值只需计算一个带。 由于高斯-克吕格投影采用分带投影,各带的投影完全相同,所

4、以各投影带的直角坐标值也完全一样,所不同的仅是中央经线或投影带号不同。为了确切表示某点的位置,需要在Y坐标值前面冠以带号。如表示某点的横坐标为米,前面两位数字“20”即表示该点所处的投影带号。 2、墨卡托投影- 等角正切圆柱投影 定义:假设地球被围在一中空的圆柱里,其标准纬线与圆柱相切接触,然后再假想地球中心有一盏灯,把球面上的图形投影到圆柱体上,再把圆柱体展开,这就是一幅选定标准纬线上的“墨卡托投影”绘制出的地图。 特性:墨卡托投影没有角度变形,由每一点向各方向的长度比相等,它的经纬线都是平行直线,且相交成直角,经线间隔相等,纬线间隔从标准纬线向两极逐渐增大。 墨卡托投影的用途 在地图上保持

5、方向和角度的正确是墨卡托投影的优点,墨卡托投影地图常用作航海图和 航空图,如果循着墨卡托投影图上两点间的直线航行,方向不变可以一直到达目的地,因此它对船舰在航行中定位、确定航向都具有有利条件,给航海者带来很大方便。 “海底地形图编绘规范”(GB/T 17834-1999,海军航保部起草)中规定1:25万及更小比例尺的海图采用墨卡托投影,其中基本比例尺海底地形图(1:5万,1:25万,1:100万)采用统一基准纬线30,非基本比例尺图以制图区域中纬为基准纬线。基准纬线取至整度或整分。 3、UTM投影(通用墨卡托投影)-实质上是横轴割圆柱正形投影 该投影为横轴等角割圆柱投影,可以改善高斯投影,用圆

6、柱割地球于两条等高圈上,投影后这两条割线上没有变形,但离开这两条割线越远则变形越大,在两条割线以内长度变为负值,在两条割线意外长度变为正值。 UTM投影特点和用途 特点:中央子午线长度变形比为0.9996 该投影将世界划分为60个投影带,每带经度差为6度,已被许多国家作为地形图 的数字基础 投影带编号为1,2,360连续编号,第1带在177W和180W之间,且连续向东 计算 其它同高斯投影 用途:UTM投影已经被许多国家和地区采用作为地形图的数学基础,其中有美国、日本、加拿大、泰国、阿富汗、巴西、法国和瑞士等约80个国家。有的国家局部采用UTM投影作为地图数学基础。我国的卫星影像资料常采用UT

7、M投影。 高斯投影和UTM投影的异同 高斯投影和UTM投影的异同 从比例因子看,高斯-克吕格投影中央经线上的比例系数为1, UTM投影为0.9996。 从分带方式看,两者的分带起点不同,高斯-克吕格投影自0度子午线起每隔经差6度自西向东分带,第1带的中央经度为3;UTM投影自西经180起每隔经差6度自西向东分带,第1带的中央经度为-177,因此高斯-克吕格投影的第1带是UTM的第31带。 两投影的东伪偏移都是500公里,高斯-克吕格投影北伪偏移为零,UTM北半球投影北伪偏移为零,南半球则为10000公里。 4、兰勃特Lambert投影-实质上是正轴等角割圆锥投影 设想用一个圆锥正割于球面两条标

8、准纬线,应用等角条件将地球面投影 到圆锥面上,然后沿圆锥一条母线剪开,展开即为兰勃特投影平面。兰 勃特等角投影后纬线为同心圆弧,经线为同心圆半径。 兰勃特投影的变性分布规律 角度没有变形 两条标准纬线上没有任何变形 等变形和纬线一致,即痛一条纬线上的变形处处相等 在同一经线上,两标准纬线外侧为整变形(长度比大于1),而两标准纬线之间为负变形(长度比小于1)。变形比较均匀,变形绝对值也比较小 同一纬线上等经差的线段长度相等,两条纬线间的经纬线长度处处相等 5、阿尔伯斯投影-正轴等面积投影 为双标准纬线投影,也即正轴等面积割圆锥投影。与兰勃特投影属于同一投影族。该投影经纬网的经线为辐射直线,纬线为

9、同心圆圆弧。两条割纬线投影后无任何变形。投影区域面积保持与实地相等。 Albers投影的应用在编制一些行政区划图、人口地图、地势图等方面应用较广。 第二节土地定级估价模型 对土地的使用价值进行综合分析,揭示土地质量的地域差异,评价城镇土地级别,以及以土地级别为基础,选择适宜的样点资料和估价方法,分别测算商业、住宅和工业用地基准地价,为合理利用城镇土地提供依据。 技术路线: a)定级估价因子数据的获取 b)因素因子的定量化处理 c)定级估价单元的确定 d)分值和参数计算 e)土地级别评定 f)级差收益测算 g)面积量算和成果图输出 纳入系统的好处: 减少人工量、提高评估精度质量、便于动态管理更新

10、 定级估价模型: 1)土地定级空间单元的生成方法 统一栅格数据格式和单元大小 2)土地定级空间单元分值的产生方法, 缓冲区、叠加分析等:基础设施、交通、自然环境、商贸 3)土地理论级别分级界限的确定方法 定级总分值频率直方图 基于GIS的土地定级估价信息系统的设计 地理信息系统(GIS)是一种基于空间数据的图形、属性管理系统,具有强大的空间分析和数据管理功能p 。把GIS用于城镇土地定级估价中,充分利用其计算功能、图形功能及数据库管理功能,不仅可以大大缩短工作周期、提高作业精度、保证成果质量、提高工作效率、减少成本,还能使定级估价定量化、科学化、自动化程度明显提高,减少人为因素的影响,增强成果

11、的实用价值。因此,运用GIS来完成城镇土地定级估价的数据处理和分析工作,是城镇土地定级估价的必然趋势。 1 构建土地定级估价信息系统的主要技术条件 1.1 GIS技术与地产评估模型结合 运用GIS进行城市土地定级估价研究的优势主要体现在数据的采集与处理、数据的存贮及管理、数据查询和分析、空间分析、辅助分析决策和产品的制作与显示几个方面。但是, GIS是一种通用型的技术系统,就一项具体的土地定级估价工程来说,仅仅依靠GIS是不能胜任的。因此,将GIS与基准地价评估模型结合起来是必然要求,也是充分利用各自的优势、实现优势互补的有效措施。GIS与地产评估专业模型结合的优越性主要表现在以下3个方面。

12、(1)GIS为地产评估提供了有效的辅助工具。GIS的数据采集、管理、处理、空间分析、输 出等模块都可以用于地产评估信息的管理与处理,从而为评估工作提供了有力的辅助工具,同时也可以促进评估技术信息化、自动化的实现。 (2)地产评估模型拓宽了GIS的应用。GIS的应用领域很广泛,一个重要的原因就是它能与 各种专业结合、集成。将其与地产评估专业模型集成,则可以促进GIS在该领域的应用,开拓GIS新的应用领域和方向。 (3)-者的结合将促进地产评估工作的发展。地产评估工作在市场经济体制下将发挥更重要的作用,同时也面临着来自信息时代的挑战。将GIS应用于该领域,必将促进评估工作的信息化、智能化、自动化、

13、集成化,推动地产评估工作的发展。 1.2空间数据库管理技术 空间数据库是指能够存储空间数据,并提供对空间数据的有效检索及分析模型的数据库管理系统。空间数据库技术的产生,实现了应用大型商业数据库进行空间数据管理,使数据的组织、管理和处理方式得到了极大的改善,也实现了空间数据和属性数据真正的无缝连接,提高了数据管理和应用效率,便于数据共享。地价与土地集约利用中的空间数据特征,决定了利用目前流行的数据库系统直接管理地理空间数据存在着明显的不足,而GIS空间数据库可以弥补其不足。 1.3 ArcSDE技术 ArcSDE(数据通路)是ESRI(美国环境系统研究所)推出的空问数据引擎解决方案。其主要功能是

14、,将空间数据管理及其相关的属性数据统一地集成在关系数据库管理系统中,利用从关系数据库环境中继承的强大的数据库管理功能,对空间数据和属性数据进行统一而有效的管理,并提供对这些数据进行高效操作的数据库接口。另外,SDE提供了应用程序接口(API),以便用户在特定应用中嵌入查询和分析这些数据的功能。它尤其适用于多用户、大数据量数据库的管理。 2土地定级估价信息系统的设计 2.1 系统设计思想与原则 土地定级估价信息系统是为适应当前开展的城镇土地定级与基准地价更新工作的需要而设计开发的。该系统应用地理信息系统(GIS)的原理和技术方法,结合地产评估专业模型,在计算机软、硬件的支持下,具有以下功能: (

15、1)实现了城镇土地定级与基准地价更新所需的工作底图,相关因素、因子的调查表、统计表及样点资料等信息源的输入、编辑、存贮与管理,建立定级与基准地价更新资料数据库。 (2)自动计算各类因素、因子的作用分值,并利用空间叠置技术,计算各评价单元的总分值。 (3)划分土地级别并量算各级别土地的面积。(4)在定级的基础上,对样点资料进行相应的修正,并计算出不同用地类型中各级别土地的基准地价。(5)绘制和输出各类成果图件及表格。 土地定级估价信息系统的建设是一项系统工程。为了使系统在结构上趋于科学合理、功能上满足系统目标、技术上切实可行,必须根据地理信息系统的技术特点,确定系统设计的基本原则。具体包括:(1

16、)遵循国家及当地政府的有关规定,按照国土资源部颁发的城镇土地分等定级规程及城镇土地估价规程的技术要求,开展设计。在系统运行后,可提交规范的技术成果。(2)系统设计时,应充分利用信息科学的最新成果,充分挖掘现有的信息,建立一套土地定级估价工作平台。(3)系统适用于不同地区、不同水平用户多方面的需要。(4)保证系统操作运行及其最终成果的实用性,保证对土地级别和基准地价动态变化的预测及调整、更新的便利性。 2.2系统结构设计 按照自顶向下、逐步求精的结构化设计原则利用结构化和原型化相结合的方法,并根据不同用户的业务要求,对系统进行功能解析与模块划分城镇土地定级估价信息系统共分为数据输入、数据管理、分析处理、统计计算和系统工具5个模块。