地圖投影系列介紹（一）_ 地球空間模型

        在之前的博文中，為大家介紹過ArcGIS中的地理座標系和投影座標系（或稱大地座標系）（http://blog.csdn.net/arcgis_all/article/details/8216583），這裡面簡要的說明了兩者的概念及關係。接下來，針對這塊的GIS理論基礎，將做個系統全面的介紹，希望為各位帶來幫助。

1、現實世界和座標空間的聯絡

        任何空間特徵都表示為地球表面的一個特定位置，而位置依賴於既定的座標系來表示。
        通過統一的座標系和高程系，可以使不同源的GIS資料疊加在一起顯示，以及執行空間分析。

        

2、地球空間模型描述

        為了深入研究地理空間，需要建立地球表面的幾何模型，這是進行大地測量的前提。根據大地測量學的成果，地球表面幾何模型可以分為三類：

        1) 第一類是地球的自然表面。

        

        2) 第二類是相對抽象的面，即大地水準面，可用來代表地球的物理化形狀。其中大地水準麵包圍的球體，叫大地球體，是對地球形體的一級逼近。

        

        地球上有71%的海洋麵積，因此可以假設當海水處於完全靜止的平衡狀態時，從海平面延伸到所有大陸下部，而與地球重力方向處處正交的一個連續、閉合的曲面，這就是大地水準面。它是重力等位面。

        3) 第三類是以大地水準面為基準建立起來的地球橢球體模型。

        大地水準面雖然十分複雜，但從整體來看，起伏是微小的，且形狀接近一個扁率極小的橢圓繞短軸旋轉所形成的規則橢球體，這個橢球體稱為地球橢球體。其表面是一個規則數學表面，可用數學公式表達，所以在測量和製圖中用它替代地球的自然表面。地球形體的二級逼近。

        

        地球橢球體有長半徑a（赤道半徑）和短半徑b（極半徑）之分，f為橢圓的扁率。a、b、f是其三要素，決定地球橢球體的形狀和大小。

        

        各種地球橢球體模型（參考橢球體，下面會介紹）如下圖所示。

        

        我國1952年以前採用海福特橢球體，從1953年起採用克拉索夫斯基橢球體。 1978年我國決定採用新橢球體GRS（1975），並以此建立了我國新的、獨立的大地座標系，對應ArcGIS裡面的Xian_1980橢球體。從1980年開始採用新橢球體GRS（1980），這個橢球體引數與ArcGIS中的CGCS2000橢球體相同。

        地球橢球體視為球體：製作小比例尺地圖時（小於1:500萬），因縮小程度很大，可以把地球視為球體，忽略地球扁率。計算更簡單，半徑約為6371千米。

        地球橢球體視為橢球體：製作大比例尺地圖時（大於1:100萬），為保證精度，必須將地球視為橢球體。

——下篇介紹“地理座標系”