第三章文献回顾.PDF
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第三章 文獻回顧
第一節 地圖相關概念介紹
在尋找不同時期地圖套疊的最佳方式時,經常會遇到一些地理學界較陌生的專有
名詞,然而這些詞彙卻都代表著特定地圖的測製要素,因此有必要作個認識,以掌握
各時期地形圖所呈現的圖面資料。
壹、座標系統
一、平均地球座標系統(AT )
是理想的世界性座標系統,其座標原點在地球的重心,Z 軸指向地球的極位置,X
軸指向格林威治平天文子午圈,為卡式三軸右旋座標系統,即三軸直角座標系統,逆
時針方向為正,順時針方向為負。
AT 就是一般所謂的地心座標系統,也就是 GPS 衛星測量使用的座標系統,以
WGS84 為參考橢球。因此每一個地面點可以透過 GPS 確定其在 AT 座標系統中的位置。
二、大地座標系統 G (Geodetic System )
橢球中心位於地球質量中心,Z 軸指向平均旋轉軸,X 軸指向格林威治子午圈,Y
軸與 X 、Z 軸相互垂直而形成一右旋直角座標系,即大地測量使用之參考橢球體的座標
系統,可以用卡式座標(X 、Y 、Z )或曲面座標(φ、λ、h)表示,曲面座標就是我
們常見的大地經緯度。理想的大地座標系統,應該是三軸平行於 AT 座標系統,但實際
上,此二者卻存在著微量的三軸夾角(ε ,ε ,ε ),G 與 AT 的轉換關係可表示
x y z
X X 1 e e x
z y
為: Y Y ez 1 ex y
Z Z e e 1 z
AT 0 y x G
經過大地測量後,每個地區皆有其依據之參考橢球的大地座標,即 G 座標系統的
座標。AT 座標系統的座標又可利用 GPS 測得,因此不同時期,採用不同測量基準(參
考橢球體、測量原點)的地圖座標,即可透過 G 與 AT 間的轉換關係,達成互相轉換
的目的。
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貳、大地基準
所謂大地基準(Geodetic Datum)指的是用來做為大地計算時的參考依據,而大地控
制網則由一群由大地基準計算得之的點位所組成。隨著三維大地網及衛星測量之發
展,大地基準亦有傳統和現代兩種定義。
圖 3- 1 大地基準示意圖
一、傳統大地基準
地球形狀之最佳表示乃為大地水準面(Geoid) ,該面為一不規則的等位面,因此欲
在此面上進行大地計算就格外困難。為使大地位置計算較為簡易可行,採用一個利用
數學方式計算的旋轉橢球體代表地球的形狀,定義出全球性的大地參考系統 G ,傳統
方法因受限於觀測儀器之性能,而採用區域性大地參考系統 LG (Local Geodetic
System),(座標原點在測站,Z 軸為過測站之橢球法線,X 軸指向大地北方,Y 軸與 X 、
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Z 軸相互垂直形成一左旋直角座標系),來定義大地基準。而高程則自大地水準面起算,
因此,傳統的大地基準在定義上,是將平面位置與高程兩系統分開處理的。
(一)平面位置基準
欲定義平面位置基準,首先須確定該數學參考面,亦即須界定一參考橢球體
(Reference Ellipsoid)之大小(長半徑 a 或短半徑 b )及形狀(扁率 f ,f = (a-b)/a ),
然後在大地控制網可能涵蓋的範圍內,選擇一適當點作為基準原點(Datum Origin)
或言起算點(Initial Point) ,並設定其在參考橢球上的
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