1.4 论文结构安排

本文从查阅相关资料，了解二维禁射图谱开始，预备和掌握研究所需要的相关的基本理论知识，然后利用随机三维数字地形图和谷歌地图工具箱导入的指定区域地理地形信息数据，结合MATLAB实现相应二维禁射图谱生成算法。全文余下部分结构安排和主要研究内容如下：

第二章定义了几种常用坐标系，并指出参心坐标系与地心坐标系的区别。第三章主要讲述了坐标转换应用场合、类型和两种常用的坐标之间的转换，为算法设计提供数学分析和理论基础。第四章给出了地图投影方面的一些基本概念，在此基础上介绍了高斯-克吕格投影及其投影公式。第五章讲述如何利用MATLAB软件生成随机三维数字地形图，设计相应禁射图谱生成算法。第六章是在考虑实际情况的基础上，利用MATLAB和谷歌地图工具箱导入指定区域地理地形信息数据，依据这些数据，实现二维禁射图谱自动生成算法。第七章则总结了本文的主要工作及存在的不足之处。另外，在附录中，列出了坐标转换中常用量的定义和高斯投影公式中主要量的计算公式和编写的MATLAB程序。

2 坐标系统

地球自然表面是一个不规则面，无数学规律可言，这就需要选定一个与地球形体极为相近的、可用简单的数学公式表示的、且能确定其与地球相关位置的表面作为基准面，以便进行有关的计算。地球椭球，用来代表地球形状的旋转椭球体，与地球形体非常接近，旋转椭球面是一个形状规则的数学表面，在其上可做严密的计算，而且推算的元素同大地水准面[7]上相应元素非常接近。因此，在大地测量数据归算、数据处理和地图投影等应用中，通常以这种旋转椭球面为依据，建立相应的椭球坐标系。文献综述

2.1 坐标系

坐标系是定义坐标如何实现的一套理论方法。包括定义原点、基本平面和坐标轴的方向，同时还包括基本的数学和物理模型[7]。即确定地球椭球参数及椭球定位和定向，并以此为基础来描述空间位置及其相对关系。

坐标系按原点位置的不同可分为参心坐标系、地心坐标系和站心坐标系；按表现形式可分为空间直角坐标系、大地坐标系、站心地平坐标系等。下面介绍一些常用的坐标系。

2.2 地理坐标系

地理坐标是用经度和纬度表示地球椭球面上各点的位置。经纬度是一种绝对的坐标系统，它们按规定的起始子午线和固定的赤道线起算。

用旋转椭球面近似地球表面，如图2-1所示。以 、 表示地球北、南极，以连接两极的直线 为旋转轴。所有通过 的平面均叫做子午面。子午面与地球椭球面的交线，称为子午线或经线。从1884年起以通过格林尼治天文台的经线为 经线，即起始（或本初）子午线。所有垂直于地轴的平面与地球椭球面的交线，称为纬线。纬线是半径不同的圆，其中半径最大的纬线为赤道。

过地球椭球面上任一点 的子午线平面与起始子午面所构成的二面角就是该点的经度 或 ，由起始子午面向东00～1800为东经，向西00～1800为西经。地球椭球面上任一点 的法线与赤道面的夹角就是该点的纬度 或 ，由赤道面向北00～900为北纬，向南00～900为南纬。这样地面上任一点的位置就可以用经纬线交点的经度和纬度来唯一确定了。