最近有人后台咨询小编常见的地图投影有哪些? 今天,小编就向大家简单的介绍一下常见的地图投影..... 地图投影是什么 地图投影是利用一定数学法则把地球表面的经、纬线转换到平面上的理论和方法。 由于地球是一个赤道略宽两极略扁的不规则的梨形球体,从空间三维角度来说,地球仪才是呈现地球的最佳方式,可无论是携带、查阅还是测距,地球仪并不如地图那么方便。但若采用二维平面地图的方式呈现地球,就意味着人们需要通过某种方式展开球面,将三维转换呈现在一个二维平面上,这种在球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法和过程,就是地图投影。 可以想象剥下完整橘子皮,然后将其拍扁的过程。 想象一下,你有一个橘子,代表想象中的地球,当你从任何方向看它时,无法看到它的所有面,为了同时能看到所有面的信息,你就必须把橘子剥皮、压平并拉长。 ![]() 地图投影是地图制作者将地球的3D椭球体渲染到2D地图表面的系统方法,其数学基础是建立起平面上的点与地球三维表面上的点之间的函数关系。用数学公式表达就是: ![]() ![]() 这也是为什么GISer总说,地图总在欺骗你。因为人们总是无法在二维中完美地显示三维表面,当球面转化成平面,变形是不可避免的,例如,地图投影会扭曲距离、方向、形状、比例和面积。 ![]() Charles H. Deetz和 Oscar S. Adams于 1921 年所著的“地图投影元素及其在地图和图表构建中的应用”一书中,使用了人头像来直观反映地图投影对真实世界扭曲。1950 年代,苏联制图师Gedymin开发了一套更大的头像,用于以易于理解的方式显示由地图投影引起的变形。| GEOAWESOME Aleks Buczkowski 每种投影方法都有优缺点,制图者和Giser会根据自身目的决定使用适合的投影方式,例如,需要根据地图估量农业用地面积,这时地图就不应存在面积变形;如果要在地图上标绘航海线成航空线,地图就不应在方向上有变形。以及,最好使地图中央部分具有最小的变形,或者使变形适于表示成图国家的轮廓,或沿某些方向上均无变形等等...由此也产生了多种投影方式。 地图投影常用分类 地图投影方法姿态万千,可按照变形性质、正轴投影时经纬网的形状、正轴投影时经纬网的形状、正轴投影时经纬网的形状等标准进行分类 ——
我们就以几何投影为维度,即圆柱投影、圆锥投影和方位投影 假想有一个椭圆柱面横套在地球椭球体的外面,然后用一定投影方法映射到椭球面上,这就是圆柱体投影的原理。古希腊地理学家埃拉托色尼是最早应用地图投影绘制地图的人,当时使用的便是经纬线互相垂直的等距离圆柱投影绘制地图。这种投影保持了经距和纬距相等,经纬线呈正方形网格状,这种投影的缺点在于高纬度地区变形较大。 ![]() 等距离圆柱投影 - 墨卡托投影(Mercator Projection) 号称传奇的荷兰地图学家墨卡托(Gerardus Mercator)于1569年首次通过数学投影与赤道相切的垂直圆柱体创建了墨卡托投影。由于它没有角度变形,任何直线都是恒向线(方向不变的线),能够相对准确地显示地点之间的真实方向,所以在大海航行方面得到了广泛应用。 墨卡托投影(Web Mercator)在今天的互联网上也大放光彩,成为谷歌地图的首选投影,也是我们日常生活中最为常见的地图投影,互联网地图应用最为广泛的是道路导航,在此场景下使用墨卡托投影是最佳选择,这与大海航行的应用原理相似:它保留了线与线之间的角度,避免了形状的拉伸,并保持以北为上的指向。 - 高斯-克吕格投影 (Gauss Kluge Projection) 德国数学家高斯和大地测量学家克吕格于二十世纪初创立了高斯-克吕格投影,又名'等角横切椭圆柱投影”。这种投影在长度和面积上变形都很小,且计算简便,被广泛用在大比例尺地形图的绘制上。高斯投影也是我国地图常用投影,我国基本比例尺地形图(1:100万、1:50万、1:25万、1:10万、1:5万、1:2.5万、1:1万、1:5000)除1:100万以外均采用高斯-克吕格投影。 ![]() -方位投影 (Azimuthal projection) 用方位投影绘制二维地球表面,可理解为从源头沿直线发出一束光线,光源可以从不同的位置发射,以不同的角度将地球截断到一个平面上,形成不同的方位图投影,因决定纬线半径函数形式的方法不同,方位投影有透视方位投影和非透视方位投影之分。透视方位投影随视点位置不同又有正射投影、立体投影和球心投影等。非透视方位投影有等角投影、等积投影和任意(包括等距)投影。 圆锥投影 Conic Projections ![]() 当你在地球上放置一个圆锥体并展开它时,会产生圆锥投影。典型的圆锥投影类型如,阿尔伯斯投影和兰伯特投影,这两种地图投影都非常适合绘制东西向较长的区域地图,因为沿共同平行线的失真是恒定的。对于圆锥地图投影,图像底部的距离失真最大,因此圆锥投影不适用于投射整个地球球体。 - 等距圆锥投影(Equidistant Conic) 等距(或简单)圆锥投影保留了所有经线和两个标准纬线之间的距离。该投影通常用作兰勃特等角圆锥和阿尔伯斯等积圆锥投影的一种折衷投影。当不需要保持面积、方向和角度不变时,它最适合于在中纬度东西向分布的大陆板块。 图 |等距圆锥投影 - 彭纳投影(Bonne) 彭纳投影是一种等积伪圆锥地图投影。其经纬网采用心形,且经常用于绘制大陆地图。该投影是由 Claudius Ptolemy 于公元 100 年发明的,但是由于 Rigobert Bonne 在 1752 年广泛使用了这种投影,因此以他的名字命名。 - 古蒂等面积投影(Goode Homolosine Land) 这种投影方法最小化整个地球的变形,是一种不连续的伪圆柱等积投影。这种投影方法有两个版本,大陆和海洋。但是缺点也是显而易见的,如上图海洋部分会被抛弃掉,中断海洋以显示大陆板块。 -柏格斯星状投影 (Berghaus Star AAG) Hermann Berghaus 于 1879 年设计了此投影。通常以北极为中心,可最小化大陆板块中的间断。“美国地理学家协会”在 1911 年将其中一种样式的柏哥斯星状投影用到了徽标中。 -富勒投影 (Fuller) 富勒地图投影又称戴美克森氏地图,可将地球转换为 20 个侧面的图形(称为二十面体)。该形状的各侧面都是测地三角形,它们随后将展平为二维三角形。二十面体的各个面以特定方式展开以保持地块的完整性。 -洪特尼投影 (Hotine) 洪特尼投影也称作斜圆柱正形或改良斜正形,是一种斜轴墨卡托投影派生版本。此投影用于为斜向延伸的区域绘制等角地图,这些区域既不朝南北方向也不朝东西方向。投影公式由 Martin Hotine 于 1946 年提出。 -埃克特1投影 (Eckert-1) 该投影由 Max Eckert 于 1906 年推出。埃克特1投影是一种折衷的伪圆柱地图投影,具有直线经线和奇特的外观。该投影十分简单,但除了创建具有异常形状的世界地图外,没有任何实际用途。 地图投影类型,小伙伴们了解了吗? |
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