中国主要地图投影
我國(guó)常用的3個(gè)橢球體參數(shù)如下:
Krassovsky (北京54采用)(長(zhǎng)軸a: 6378245, 短軸b: 6356863.0188)
IAG 75(西安80采用)(長(zhǎng)軸a: 6378140, 短軸b: 6356755.2882)
WGS 84(長(zhǎng)軸a: 6378137, 短軸b: 6356752.3142)
墨卡托(Mercator)投影
(1) 墨卡托(Mercator)投影,是一種”等角正切圓柱投影”,荷蘭地圖學(xué)家墨卡托在1569年擬定, 假設(shè)地球被圍在一中空的圓柱里,其標(biāo)準(zhǔn)緯線與圓柱相切接觸,然后再假想地球中心有一盞燈,把球面上的圖形投影到圓柱體上,再把圓柱體展開(kāi),這就是一幅選定標(biāo)準(zhǔn)緯線上的“墨卡托投影”繪制出的地圖。 墨卡托投影沒(méi)有角度變形,由每一點(diǎn)向各方向的長(zhǎng)度比相等,它的經(jīng)緯線都是平行直線,且相交成直角,經(jīng)線間隔相等,緯線間隔從標(biāo)準(zhǔn)緯線向兩極逐漸增大。墨卡托投影的地圖上長(zhǎng)度和面積變形明顯,但標(biāo)準(zhǔn)緯線無(wú)變形,從標(biāo)準(zhǔn)緯線向兩極變形逐漸增大,但因?yàn)樗哂懈鱾€(gè)方向均等擴(kuò)大的特性,保持了方向和相互位置關(guān)系的正確。
(2) 在地圖上保持方向和角度的正確是墨卡托投影的優(yōu)點(diǎn),墨卡托投影地圖常用作航海圖和航空?qǐng)D,如果循著墨卡托投影圖上兩點(diǎn)間的直線航行,方向不變可以一直到達(dá)目的地,因此它對(duì)船艦在航行中定位、確定航向都具有有利條件,給航海者帶來(lái)很大方便。 “海底地形圖編繪規(guī)范”中規(guī)定1:25萬(wàn)及更小比例尺的海圖采用墨卡托投影,其中基本比例尺海底地形圖(1:5萬(wàn),1:25萬(wàn),1: 100萬(wàn))采用統(tǒng)一基準(zhǔn)緯線30°,非基本比例尺圖以制圖區(qū)域中緯為基準(zhǔn)緯線。基準(zhǔn)緯線取至整度或整分。
高斯-克呂格投影
又稱為橫軸墨卡托投影、切圓柱投影,是墨卡托投影的變種。
(1) 概念:以橢圓柱面為投影面,使其與地球橢球體的某一條經(jīng)線(投影帶中央子午線)相切,然后按等角條件將中央經(jīng)線東西兩側(cè)一定范圍投影到橢圓柱面上,再展成平面而成的投影,為等角橫切橢圓柱投影,
(2) ArcGIS 10.2中表示方法:
如:國(guó)家2000坐標(biāo)系,6°分帶,13帶的表示方法為:
CGCS2000 GK Zone 13(有代號(hào))
CGCS2000 GK CM 75E(無(wú)帶號(hào),75=13*6°-3°)
如:國(guó)家2000坐標(biāo)系,3°分帶,25帶的表示方法為:
CGCS2000 3 Degree GK Zone 25(有代號(hào))
CGCS2000 3 Degree GK CM 75E(無(wú)帶號(hào),75=25*3°)
(3)我國(guó)高斯投影的6度分帶和3度分帶:
1∶2.5萬(wàn)及1∶5萬(wàn)的地形圖采用6度分帶投影,即經(jīng)差為6度,從零度子午線開(kāi)始,自西向東每個(gè)經(jīng)差6度為一投影帶,全球共分60個(gè)帶,用 1,2,3,4,5,……表示.即東經(jīng)0~6度為第一帶,其中央經(jīng)線的經(jīng)度為東經(jīng)3度,東經(jīng)6~12度為第二帶,其中央經(jīng)線的經(jīng)度為9度。我省位于東經(jīng) 113度-東經(jīng)120度之間,跨第19帶和20帶,其中東經(jīng)114度以西(包括阜平縣的下莊鄉(xiāng)以西、平山的溫塘、蘇家莊以西,井陘的礦區(qū)以西,邢臺(tái)縣的漿 水鎮(zhèn)以西,武安的活水鄉(xiāng)以西,涉縣全境)位于第19帶,其中央經(jīng)線為東經(jīng)111度;114度以東到山海關(guān)均在第20帶,其中央經(jīng)線為117度。中央經(jīng)線與帶號(hào)的關(guān)系為:L=n*6°-3°
1∶1萬(wàn)的地形圖采用3度分帶,從東經(jīng)1.5度的經(jīng)線開(kāi)始,每隔3度為一帶,用1,2,3,……表示,全球共劃分120個(gè)投影帶,即東經(jīng)1.5~4.5度 為第1帶,其中央經(jīng)線的經(jīng)度為東經(jīng)3度,東經(jīng)4.5~7.5度為第2帶,其中央經(jīng)線的經(jīng)度為東經(jīng)6度.我省位于東經(jīng)113度-東經(jīng)120度之間,跨第 38、39、40共計(jì)3個(gè)帶,其中東經(jīng)115.5度以西為第38帶,其中央經(jīng)線為東經(jīng)114度;東經(jīng)115.5~118.5度為39帶,其中央經(jīng)線為東經(jīng) 117度;東經(jīng)118.5度以東到山海關(guān)為40帶,其中央經(jīng)線為東經(jīng)120度。中央經(jīng)線與帶號(hào)的關(guān)系為:L=n*3°
地形圖上公里網(wǎng)橫坐標(biāo)前2位就是帶號(hào),例如:1:5萬(wàn)地形圖上的某個(gè)橫坐標(biāo)20345486,其中20即為帶號(hào),345486為橫坐標(biāo)值。
通用橫軸墨卡托(Universal Transverse Mercator Projection,UTM)投影
(1) 與高斯克呂格投影相似,將世界分為60個(gè)投影帶,每帶經(jīng)差為6°,經(jīng)度自180°W和174°W之間為起始帶,且連續(xù)向東計(jì)算,帶的編號(hào)系統(tǒng)與1:100萬(wàn)比例尺地圖有關(guān)規(guī)定是一致的。我國(guó)的衛(wèi)星影像資料通常采用UTM投影。
(2)高斯克呂格投影與UTM投影的區(qū)別:
高斯-克呂格投影與UTM投影都是橫軸墨卡托投影的變種。
從投影幾何方式看,高斯-克呂格投影是“等角橫切橢圓柱投影”,投影后中央經(jīng)線保持長(zhǎng)度不變,即比例系數(shù)為1;UTM投影是“等角橫軸割圓柱投影”,圓柱割地球于南緯80度、北緯84度兩條等高圈,投影后兩條割線上沒(méi)有變形,中央經(jīng)線上長(zhǎng)度比 0.9996。
從計(jì)算結(jié)果看,兩者主要差別在比例因子上,高斯-克呂格投影中央經(jīng)線上的比例系數(shù)為1,UTM投影為0.9996,高斯-克呂格投影與UTM投影可近似采用 X[UTM]=0.9996 * X[高斯],Y[UTM]=0.9996 * Y[高斯],進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換(注意:如坐標(biāo)縱軸西移了500000米,轉(zhuǎn)換時(shí)必須將Y值減去500000乘上比例因子后再加500000)。從分帶方式看,兩者的分帶起點(diǎn)不同,高斯-克呂格投影自0度子午線起每隔經(jīng)差6度自西向東分帶,第1帶的中央經(jīng)度為3°;UTM投影自西經(jīng)180°起每隔經(jīng)差6度自西向東分帶,第1帶的中央經(jīng)度為-177°,因此高斯-克呂格投影的第1帶是UTM的第31帶。此外,兩投影的東偽偏移(False_Easting)都是500公里,高斯-克呂格投影北偽偏移(False_Northing)為零,UTM北半球投影北偽偏移(False_Northing)為零,南半球則為10000公里。
蘭伯特(Lambert)投影
(1)蘭勃特投影是由德國(guó)數(shù)學(xué)家蘭勃特(J.H.Lambert)擬定的正形圓錐投影。有兩種:
①等角圓錐投影。設(shè)想用一個(gè)正圓錐切于或割于球面,應(yīng)用等角條件將地球面投影到圓 錐面上,然后沿一母線展開(kāi)成平面。投影后緯線為同心圓圓弧,經(jīng)線為同心圓半徑。沒(méi)有角度變形,經(jīng)線長(zhǎng)度比和緯線長(zhǎng)度比相等。適于制作沿緯線分布的中緯度地區(qū)中、小比例尺地圖。國(guó)際上用此投影編制1∶100萬(wàn)地形圖和航空?qǐng)D;
②等積方位投影。設(shè)想球面與平面切于一點(diǎn),按等積條件將經(jīng)緯線投影于平面而成。
ArcGIS 10.2中:
(1)Lambert_Azimuthal_Equal_Area(等積方位投影)
(2)Lambert_Conformal_Conic(等角圓錐投影)
(3)Lambert_Azimuthal_Equal_Area_Auxiliary
變形分布規(guī)律:
①?zèng)]有角度變形
②兩條標(biāo)準(zhǔn)緯線上沒(méi)有任何變形
③等變形線與緯線一致,即同一條緯線上的變形處處相等
④在同一經(jīng)線上,兩標(biāo)準(zhǔn)緯線外側(cè)為正變形(長(zhǎng)度比大于1),而兩標(biāo)準(zhǔn)緯線之間為負(fù)變形(長(zhǎng)度比小于1)。變形比較均勻,變形絕對(duì)值也比較小。
⑤同一緯線上等經(jīng)差的線段長(zhǎng)度相等,兩條緯線間的經(jīng)緯線長(zhǎng)度處處相等。
我國(guó)1:100萬(wàn)地形圖采用了lambert投影,其分幅原則與國(guó)際地理學(xué)會(huì)規(guī)定的全球統(tǒng)一的國(guó)際百萬(wàn)分之一地圖投影保持一致。
阿爾伯斯(Albers)投影
正軸等面積割圓錐投影,與蘭伯特投影輸入同一投影族,由Albers與1805年創(chuàng)擬,我國(guó)大部分省區(qū)圖以及大多數(shù)這一比例尺的地圖多采用Albers和Lambert投影,常用以編制行政區(qū)劃圖、人口密度圖及社會(huì)經(jīng)濟(jì)圖等。中國(guó)中、小比例尺(1:25萬(wàn)或以下)的主要投影類型.
總結(jié)
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