地圖投影基礎(chǔ).

1、地圖投影地圖投影 地理基礎(chǔ)地理基礎(chǔ)(地圖投影地圖投影)數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出（有有相應(yīng)投影的地圖相應(yīng)投影的地圖）數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)獲取（不同投影的地圖不同投影的地圖）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理（按某一參照系數(shù)字化按某一參照系數(shù)字化）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（統(tǒng)一的坐標(biāo)基礎(chǔ)）（統(tǒng)一的坐標(biāo)基礎(chǔ)）數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理（投影轉(zhuǎn)換）（投影轉(zhuǎn)換）數(shù)據(jù)應(yīng)用數(shù)據(jù)應(yīng)用（檢索查詢、覆蓋分析等檢索查詢、覆蓋分析等）地圖投影與GIS的關(guān)系一、 投影的定義 將球面坐標(biāo)球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為平面坐標(biāo)平面坐標(biāo)的過程。 投影的條件：1. 必須要有一個(gè)球面坐標(biāo)2. 必須要有轉(zhuǎn)化的算法二、地理坐標(biāo)系統(tǒng) Geographic coordinate syst

2、em地理坐標(biāo)系統(tǒng) 以經(jīng)緯度為地圖的存儲(chǔ)單位的。 Geographic coordinate system是一個(gè)球面坐標(biāo)系統(tǒng)。數(shù)字化信息科學(xué)的方法橢球體橢球體橢球體 可以量化計(jì)算的 具有長半軸，短半軸，偏心率Krasovsky_1940橢球及其相應(yīng)參數(shù)：橢球及其相應(yīng)參數(shù)： Spheroid: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening（扁率）: 298.300000000000010000 Equato

3、rial AxisPolar AxisNorth PoleSouth PoleEquatorab名稱名稱長半軸長半軸短半軸短半軸扁率扁率Krasovsky_194063782456356863.0187731/298.31954北京坐標(biāo)系北京坐標(biāo)系63782456356863.0187731/298.31980西安坐標(biāo)系西安坐標(biāo)系6378140 56356755.28815751/298.257WGS-84大地坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系63781376356752.3142451/298.2572235632000國家大地坐標(biāo)系國家大地坐標(biāo)系63781376356752.314141/298.25722

4、2101常見地理坐標(biāo)系的橢球參數(shù)大地基準(zhǔn)面大地基準(zhǔn)面 需要一個(gè)大地基準(zhǔn)面將橢球定位 在坐標(biāo)系統(tǒng)描述中，可以看到有這么一行： Datum: D_Beijing_1954 大地基準(zhǔn)面：D_Beijing_1954。 地理坐標(biāo)系完整參數(shù)地理坐標(biāo)系完整參數(shù)Alias: Abbreviation: Remarks: Angular Unit: Degree (0.017453292519943299) Prime Meridian（起始經(jīng)度）: Greenwich (0.000000000000000000) Datum（大地基準(zhǔn)面）: D_Beijing_1954 Spheroid（參考橢球體）: K

5、rasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening: 298.300000000000010000 三、投影坐標(biāo)系 Projection coordinate system 實(shí)質(zhì)上便是平面坐標(biāo)系統(tǒng) 地圖單位通常為米Projection: Gauss_Kruger Parameters: False_Easting: 500000.000000 False_Northing: 0.000000 Central_M

6、eridian: 117.000000 Scale_Factor: 1.000000 Latitude_Of_Origin: 0.000000 Linear Unit: Meter (1.000000) Geographic Coordinate System: Name: GCS_Beijing_1954 Alias: Abbreviation: Remarks: Angular Unit: Degree (0.017453292519943299) Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000) Datum: D_Beijing_1954

7、Spheroid: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening: 298.300000000000010000 四、投影變形長度變形面積變形角度變形五、投影分類 按變形性質(zhì) 等積投影：等積投影：以正確的相對(duì)大小來表示面積的一種地圖投影。 等角投影：等角投影：保持局部形狀的一種地圖投影。 等距投影：等距投影：保持某些距離的比例尺一致的一種地圖投影。 任意投影 按構(gòu)成方式（幾何投影）和投影面位置正射方位投

8、影斜軸方位投影橫軸方位投影地理坐標(biāo)地圖（球面坐標(biāo)表示為平面方式）等積圓柱投影墨卡托投影：正軸等角切圓柱投影編制世界時(shí)區(qū)圖 按構(gòu)成方式（非幾何投影）橫軸墨卡托投影摩爾維特（Mollweide）投影等面積偽圓柱投影，常用于編制小比例尺世界地圖等面積偽圓柱投影，常用于編制小比例尺世界地圖桑遜投影等面積偽圓柱投影等面積偽圓柱投影六、高斯克呂格投影 在英美國家稱為橫軸墨卡托投影。 美國編制世界各地軍用地圖和地球資源衛(wèi)星象片所采用的全球橫軸墨卡托投影（UTM）是橫軸墨卡托投影的一種變型。 高斯克呂格投影的中央經(jīng)線長度比等于1，UTM投影規(guī)定中央經(jīng)線長度比為0.9996。在6度帶內(nèi)最大長度變形不超過0.04

9、%。高斯克呂格投影示意我國規(guī)定1：1萬、1：2.5萬、1：5萬、1：10萬、1：25萬、1：50萬比例尺地形圖，均采用高斯克呂格投影。1：2.5至1：50萬比例尺地形圖采用經(jīng)差6度分帶，1：1萬比例尺地形圖采用經(jīng)差3度分帶。高斯投影特征：高斯投影特征： 中央經(jīng)線和赤道投影為互相垂直的直線，且為投影中央經(jīng)線和赤道投影為互相垂直的直線，且為投影的對(duì)稱軸的對(duì)稱軸 投影后無角度變形，即保角投影投影后無角度變形，即保角投影 中央經(jīng)線無長度變形中央經(jīng)線無長度變形 同一條經(jīng)線上，緯度越低，變形越大，赤道處最同一條經(jīng)線上，緯度越低，變形越大，赤道處最大大同一條緯線上，離中央經(jīng)線越遠(yuǎn)，變形越大；同一條緯線上，離

10、中央經(jīng)線越遠(yuǎn)，變形越大；為了保證地圖的精度，采用分帶投影方法，即將投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(jié)合起來，可成為整個(gè)區(qū)域的投影度，這樣把許多帶結(jié)合起來，可成為整個(gè)區(qū)域的投影 在在6 6帶帶范圍內(nèi)，長度變形線最大不超過范圍內(nèi)，長度變形線最大不超過0.14%0.14%6度帶是從0度子午線起，自西向東每隔經(jīng)差6為一投影帶，全球分為60帶3度帶，是從東經(jīng)1度30分的經(jīng)線開始，每隔3度為一帶，全球劃分為120個(gè)投影帶。七、通用橫軸墨卡托（UTM）投影以橫軸橢圓柱面割于地球橢球體的兩

11、條等高圈，按等角條件，將中央經(jīng)線兩側(cè)各一定范圍內(nèi)的地區(qū)投影到橢圓柱面上，再將其展成平面而得。又稱 Universal Transverse Mercator UTM 投影。 此投影無角度變形，中央經(jīng)線長度比為0.9996，距中央經(jīng)線約180km處的兩條割線上無變形。亦采用分帶投影方法：經(jīng)差6或3分帶。長度變形 0.04%八、地圖投影的選擇地理位置、形狀和范圍地理位置、形狀和范圍地圖的用途出版方式其他特殊要求 1. 制圖區(qū)域制圖區(qū)域地理位置地理位置決定了所選擇投影的種類決定了所選擇投影的種類。 極地極地 赤道赤道附近附近 中緯中緯地區(qū)地區(qū)正軸方位投影正軸方位投影橫軸方位投影橫軸方位投影正軸圓錐投

12、影或斜軸方位投影正軸圓錐投影或斜軸方位投影八、地圖投影的選擇 2. 制圖區(qū)域制圖區(qū)域形狀形狀直接制約地圖投影的選擇直接制約地圖投影的選擇。制圖區(qū)域?yàn)閳A形或兩極地區(qū)和東、西半球圖多制圖區(qū)域?yàn)閳A形或兩極地區(qū)和東、西半球圖多采用采用方位投影方位投影；南北延伸的國家，如智利，易采用南北延伸的國家，如智利，易采用橫軸圓柱投橫軸圓柱投影或多圓錐投影影或多圓錐投影；東西延伸且位于中緯度地區(qū)的國家，如中國，東西延伸且位于中緯度地區(qū)的國家，如中國，采用采用正軸圓錐投影正軸圓錐投影。赤道附近的東西延伸國家易采用赤道附近的東西延伸國家易采用正軸圓柱投影正軸圓柱投影。3. 制圖區(qū)域的制圖區(qū)域的范圍范圍大小也影響地圖投

13、影的選擇。大小也影響地圖投影的選擇。 范圍范圍小時(shí)，無論什么投影方式都無太大變形差異；小時(shí)，無論什么投影方式都無太大變形差異； 范圍大時(shí)，需要范圍大時(shí)，需要慎重的選擇投影。慎重的選擇投影。 常見術(shù)語常見術(shù)語比例系數(shù)：比例系數(shù)：局部比例尺與參考橢球比例尺的比率，沿標(biāo)準(zhǔn)線的比例系數(shù)為1；主比例尺：主比例尺：與參考橢球的比例尺相同的比例尺。標(biāo)準(zhǔn)線：標(biāo)準(zhǔn)線：投影面與參考橢球相切的線，標(biāo)準(zhǔn)線沒有投影變形，其上的比例尺與參考橢球比例尺一致。標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)線：標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)線：沿經(jīng)線方向或具有相同經(jīng)度值的標(biāo)準(zhǔn)線。標(biāo)準(zhǔn)緯線：標(biāo)準(zhǔn)緯線：沿緯線方向或具有相同緯度值的標(biāo)準(zhǔn)線；中央線：中央線：包括中央經(jīng)線和中央緯線，它們共同確定了地

14、圖投影的中心或原點(diǎn)。地圖投影：地圖投影：要素的空間關(guān)系從地球表面到平面地圖的轉(zhuǎn)換過程。重新投影：重新投影：將空間數(shù)據(jù)從一種坐標(biāo)系投影到另一種坐標(biāo)系。圓錐投影：圓錐投影：用圓錐作為投影面的一種地圖投影；圓柱投影圓柱投影：用圓柱作為投影面的一種地圖投影。方位投影：方位投影：保持特定方向上投影精度的一種地圖投影。它也指用平面作為投影面的地圖投影。蘭勃特等角圓錐投影：蘭勃特等角圓錐投影：一種常用的地圖投影，是國家平面坐標(biāo)（SPC）系統(tǒng)的基礎(chǔ)，為美國許多州所使用。橫軸墨卡托投影：橫軸墨卡托投影：一種常用地圖投影，是通用橫軸墨卡托坐標(biāo)系（UTM）和國家平面坐標(biāo)（SPC）系的基礎(chǔ)，美國許多州使用該投影。常見

15、術(shù)語常見術(shù)語參考橢球：參考橢球：地球的簡化模型，在其基礎(chǔ)上構(gòu)建地圖投影。橢球體：橢球體：用于近似表示地球的模型，也稱為橢球?？死丝死?866橢球：橢球：一種大地測量橢球體，是1927年北美測量基準(zhǔn)面（NAD27）的基礎(chǔ)。WGS84橢球體：橢球體：1984年全球大地測量系統(tǒng)所用的參考橢球體，是衛(wèi)星測量橢球體。GRS80橢球體：橢球體：1980年大地測量參考系統(tǒng)的參考橢球體，它是衛(wèi)星測量橢球體。地理格網(wǎng)：地理格網(wǎng)：地球表面空間要素的定義參照系統(tǒng)。經(jīng)線：經(jīng)線：地理格網(wǎng)中表示經(jīng)度沿東西方向變化的線。緯線：緯線：地理格網(wǎng)中表示緯度值沿南北方向變化的線。UTMUTM格網(wǎng)系統(tǒng)：格網(wǎng)系統(tǒng)：通用橫軸墨卡托格網(wǎng)系統(tǒng)，將北緯84度至南緯80之間的地球表面分成60個(gè)帶，每個(gè)帶覆蓋6個(gè)經(jīng)度。UPSUPS格網(wǎng)系統(tǒng)：格網(wǎng)系統(tǒng)：通用極射格網(wǎng)系統(tǒng)，它將極地地區(qū)分成一系列100000平方米的單元，與UTM格網(wǎng)系統(tǒng)類似。地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)庫（地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)庫（GCDB）：美國內(nèi)政部土地管理局（BLM）開發(fā)的數(shù)據(jù)庫，包括PLSS中地塊四至和界碑的經(jīng)度、緯度值及其他描述信息。度度-分分-秒（秒（DMS）制：）制：用度-分-秒表示經(jīng)緯度值；十進(jìn)制度數(shù)（十進(jìn)制度數(shù)（DD）制：）制：一種用十進(jìn)制表示經(jīng)緯度值的度量值。公用土地調(diào)查系統(tǒng)（公用土地調(diào)查系統(tǒng)（PLSS）：）：美國所用的一種土地劃分系統(tǒng)?；鶞?zhǔn)面：基準(zhǔn)面：坐標(biāo)