(地图学课件)第2讲(第三章常用的地图投影)
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第一节圆锥投影一、圆锥投影的基本概念1.圆锥投影的定义圆锥投影的概念可用图5-1来说明:设想将一个圆锥套在地球椭球上而把地球椭球上的经纬线网投影到圆锥面上,然后沿着某一条母线(经线)将圆锥面切开面展成平面,就得到圆锥投影。
2.圆锥投影的分类①按圆锥面与地球相对位置的不同,可分正轴、横轴、斜轴圆锥投影,见图5-2,但横轴、斜轴圆锥投影实际上很少应用。
所以凡在地图上注明是圆锥投影的,一般都是正轴圆锥投影。
②按标准纬线分为切圆锥投影和割圆锥投影切圆锥投影,视点在球心,纬线投影到圆锥面上仍是圆,不同的纬线投影为不同的圆,这些圆是互相平行的,经线投影为相交于圆锥顶点的一束直线,如果将圆锥沿一条母线剪开展为平面,则呈扇形,其顶角小于360度。
在平面上纬线不再是圆,而是以圆锥顶点为圆心的同心圆弧,经线成为由圆锥顶点向外放射的直线束,经线间的夹角与相应的经差成正比,但比经差小。
在割圆锥投影上,两条纬线投影后没有变形,是双标准纬线,两条割线符合主比例尺,离开这两条标准纬线向外投影变形逐渐增大,离开这两条标准纬线向里投影变形逐渐减小,凡是距标准纬线相等距离的地方,变形数量相等,因此圆锥投影上等变形线与纬线平行。
③圆锥投影按变形性质分为等角、等积和等距圆锥投影三种。
构成圆锥投影需确定纬线的半径ρ和经线间的夹角δ,ρ是纬度的函数用公式表示为。
δ是经差λ的函数。
用公式表示为,对于不同的圆锥投影它是不同的。
但对于某一具体的圆锥投影(),它的值是相同的。
当=1时(圆锥顶角为180 度),为方位投影;=0 时(圆锥体的顶角小到0度),为圆柱投影。
方位投影和圆柱投影都可看成是圆锥投影的特例。
3.基本公式在制图实践中,广泛采用正轴圆锥投影。
对于斜轴、横轴圆锥投影,由于计算时需经过坐标换算,且投影后的经纬形状均为复杂曲线,所以较少应用。
因此本文只研究正轴圆锥投影。
下面研究正轴圆锥投影的一般公式。
圆锥投影中纬线投影后为同心圆圆弧,经线投影后相交于一点的直线束,且夹角与经差成正比见图5-3。
中国常用的地图投影举例第三节中国常用的地图投影举例科学事业的发展同社会制度和经济基础是密切相联系的,旧中国是一个半封建半殖民地的国家,测绘事业也濒于停顿,编制出版的少量地图质量也很差,更少考虑到采用自己设计及计算的地图投影。
在解放前出版的几种地图中曾采用过的几种地图投影,也多半是因循国外陈旧的地图投影,很少自行设计新投影。
解放后,在党和政府的领导下,非常重视测绘科学事业的发展,我国测绘工作者不仅在地图投影的理论上有了研究,同时结合我国具体情况,设计了一些适合于我国情况的新的地图投影。
下面介绍我国出版的地图中常用的一些地图投影。
世界地图的投影等差分纬线多圆锥投影正切差分纬线多圆锥投影(1976年方案)任意伪圆柱投影:a=0.87740,6=0.85当φ=65°时P=1.20正轴等角割圆柱投影半球地图的投影东半球图横轴等面积方位投影φ0=0°,λ0=+70°横轴等角方位投影φ0=0°,λ0=+70°西半球图横轴等面积方位投影φ0=0°,λ0=-110°横轴等角方位投影φ0=0°,λ0=-110°南、北半球地图正轴等距离方位投影正轴等角方位投影正轴等面积方位投影亚洲地图的投影斜轴等面积方位投影φ0=+40°,λ0=+90°φ0=+40°,λ0=+90°彭纳投影标准纬线φ0=+40°,中央经线λ0=+80°标准纬线φ0=+40°,中央经线λ0=+80°欧洲地图的投影斜轴等面积方位投影φ0=52°30′,λ0=20°正轴等角圆锥投影φ1=40°30′,λ0=65°30′北美洲地图的投影斜轴等面积方位投影φ0=+45°,λ0=-100°彭纳投影南美洲地图的投影斜轴等面积方位投影φ0=0°,λ0=+20°桑逊投影λ0=+20°澳洲地图的投影斜轴等面积方位投影φ0=-25°,λ0=+135°正轴等角圆锥投影φ1=34°30′,φ2=-15°20′拉丁美洲地图的投影斜轴等面积方位投影φ0=-10°,λ0=-60°中国地图的投影中国全图斜轴等面积方位投影φ0=-27°30′λ0=+105°或φ0=30°00′λ0=+105°或φ0=35°00′λ0=+105°斜轴等角方位投影(中心点位置同上)彭纳投影伪方位投影中国全图(南海诸岛作插图)正轴等面积割圆锥投影两条标准纬线曾采用φ1=24°00′,φ2=48°00′或φ1=25°00′,φ2=45°00′或φ1=23°30′,φ2=48°30′目前常采用φ1=25°00′,φ2=47°00′正轴等角割圆锥投影中国分省(区)地图的投影正轴等角割圆锥投影正轴等面积割圆锥投影正轴等角圆柱投影高斯-克吕格投影(宽带)中国大比例尺地图的投影多面体投影(北洋军阀时期)等角割圆锥投影(兰勃特投影) (解放前)高斯-克吕格投影(中华人民共和国成立以后)。
常见地图投影欧阳芳地图投影:按变形性质分类:等角投影,等积投影,任意投影按几何构成方法分类:方位投影,圆柱投影,圆锥投影按非几何构成方法分类:伪方位投影,伪圆柱投影,伪圆锥投影,多圆锥投影按照投影面积与地球相割或相切分类:割投影,切投影这里只介绍常见常用的地图投影。
1.常见的地图投影按变形性质分为:等角投影:定义为投影前后对应的微分面积保持图形相似,即角度变形为零,也称正形投影。
其在一点上任意方向的长度比都相等,但在不同地点长度比是不同,即不同地点上的变形椭圆大小不同。
等积投影:定义为即在投影平面上任意一块面积与椭球面上相应的面积相等,即面积变形等于零。
等距投影:在任意投影上,长度、面积和角度都有变形,它既不等角又不等积。
但是有一种比较常见的等距投影,定义为沿某一特定方向的距离,投影前后保持不变。
在这种投影图上并不是不存在长度变形,它只是在特定方向上没有长度变形。
等距投影的面积变形小于等角投影,角度变形小于等积投影。
其变形性质在微分圆上的表示列表对比为:名称特点适用范围等角投影无角度变形航海、空图、洋流图、风向图、气象图及军用地图等积投影无面积变形经济图,行政区图和人口图等距投影(属于任意投影的特殊情况)特定方向上无长度变形沿某一特定方向量测距离的地图、教学地图和交通地图2.常用的几何投影:方位投影:以平面作为投影面,使平面与球面相切或相割,将球面上的经纬线投影到平面上而成。
其中球心投影常用于航空及航海图,外心投影常用于空间透视投影。
圆柱投影:以圆柱面作为投影面,使圆柱面与球面相切或相割,将球面上的经纬线投影到圆柱面上,然后将圆柱面展为平面而成。
圆锥投影:以圆锥面作为投影面,使圆锥面与球面相切或相割,将球面上的经纬线投影到圆锥面上,然后将圆锥面展为平面而成。
圆锥投影,圆柱投影,以及方位投影的情况分别用图形表示为:方位投影,圆锥投影,圆柱投影的异同分析(此表格中不加特别说明则默认为正轴投影):名称方位投影圆柱投影圆锥投影投影面平面圆柱面圆锥面纬线投影特点同心圆平行直线同心圆圆弧经线投影特点同心圆的半径与纬线投影成的平行直线垂直的平行直线垂直于同心圆弧且相交于一点的直线束投影变形分析经线间的夹角与实地经度差相等,其等变形线为圆其变形只与纬度有关,与经差无关,同纬度上各点其变形只与纬度有关,与经差无关,同纬度上各点形的变形相同的变形相同适用范围具有圆形轮廓的区域和两极地区低纬度沿纬线伸展的区域中纬度处沿纬线伸展的区域习惯特殊投影方式及用途1.正轴等角方位投影:极球面2.等积方位投影:小比例尺地图,东西半球图3.正轴等距方位投影:南北极图4.横轴等距方位投影:东西半球图5.斜轴等距方位投影:航空中心站,地震观测中心,气象站等需满足到中心距离相等的勘测中心。