地图投影的概念
地图投影的原理与应用解析
地图投影的原理与应用解析地图投影是地球表面上的地理要素在平面上显示的一种方法。
由于地球是一个近乎球体的几何体，将其表面展示在平面上时必然会产生形状、面积、方向等方面的失真。
地图投影的原理就是通过一定的数学方法将地球上的经纬度信息转换成平面坐标系上的点，以实现地球表面在平面上的显示。
地图投影涉及到很多数学和地理知识。
其中，最基本的地图投影分类有圆柱投影、圆锥投影和平面投影。
圆柱投影是指将地球表面包裹在一个圆柱体上，然后将圆柱体展开成平面；圆锥投影是指将地球表面包裹在一个圆锥体上，然后将圆锥体展开成平面；平面投影则是将地球表面的每一点映射到一个平面上。
在具体的地图投影应用中，不同的投影方法会因为其特性而被用于不同的地图制作需求。
世界地图通常使用等面积投影，以保证各地区的面积大小相对真实；航空航海地图通常采用等方向投影，以保证航线的航向不发生偏差；而导航地图则更注重在局部显示，往往采用斜轴等距投影。
地图投影的应用也非常广泛。
在日常生活中，人们使用的电子地图、手机地图、导航仪等设备都离不开地图投影技术。
地图投影也在城市规划、气象学、地理信息系统等领域中发挥着重要作用。
比如，在城市规划中，地图投影可以帮助规划师更好地理解地球表面的地理条件，从而合理布局城市的道路和建筑；在气象学中，地图投影可以帮助科学家分析地球气候的变化规律，进而预测未来的气象变化趋势；在地理信息系统中，地图投影更是基础，实现了地理空间数据的可视化和分析。
然而，地图投影也存在一定的问题和挑战。
首先，由于地球是一个三维的复杂表面，将其投影到平面上必然会引起信息的失真和变形。
这种失真在大范围地图上尤为明显，比如地球的极地地区。
其次，不同的投影方法对地图要素的表达方式也有一定的限制，无法在一个投影方法中完全呈现所有的地理数据。
此外，地图投影也会受到其他因素的影响，比如地图的比例尺和测量精度，并且随着技术的发展和需求的变化，新的投影方法不断被提出和应用。
地图投影概念
地图投影的观点我们能够用一个特定的旋转椭球风光或球面取代地球的自然表面。
可是，不论是椭球面或球面均为不行展平的曲面，即不可以无裂隙、无重叠地描述在地图平面上。
就像桔皮剥下平铺在平面上，必定产生裂隙相同，假如硬将地球表面展成平面，也不行防备地会产生裂隙或重叠。
人们研究地球及地理环境时常常将其减小数千万倍制成地球仪，我们研究怎样把椭球体表面描绘在平面上时，也不如借助地球仪。
假定按相同经差〔比如30°〕沿经线将地球仪切成假定干平分，如图1。
我们在一个极点将各平分联合平坦在纸面上，那么产生了裂隙。
这些裂隙跟着走开原点距离的增大而增大。
假定仍按上述方法切割平分地球仪，如图2，我们在南北纬 30°纬线大将各局部联合平坦在纸面上，那么既产生裂隙又产生重叠。
在30°纬线以内，跟着离该纬线的距离加大重叠度加大，在30°纬线之外，跟着离纬线的距离加大裂隙加大。
倘假定按相同纬差沿纬线将地球仪切成假定干等份，再将各平分沿同一条经线切开，如图3，我们沿某一经线将各局部联合平坦在纸面上，相同产生裂隙，图 1 这些裂隙跟着离联合经线距离的增大而增大。
图 1图 2尽人皆知，地图上一般不一样意出现裂隙和重叠。
为了除去地图上的裂隙和重叠，实现地球表面在地图上的正确描绘，早在公元前600 多年，希腊天文学家塞利斯就研制出日晷投影——球心方向投影编制天体图；在公元前200 多年亚历山大天文学和地理学家埃拉托色尼研制出正轴等距投影编制世界图。
跟着社会生产及科学技术的进步，地图学不停展开，科学家们又探究了很多新的投影，以合用于不一样内容、不一样用途、不一样比率尺地图的需要。
要把它们绘制成地图，第一要将球面上的经纬线展绘到平面上，而后按地理事物的坐标转绘到相应格网中而组成地图。
因而可知，经纬网在绘制地图的过程中拥有“骨架〞作用。
地图投影就是研究球面上经纬网展绘到平面上的数学方法。
地图投影学是地图学的一个分支学科，它研究地图投影的理论、方法、应用和变换等，也称为数学制图学。
第四讲 地图投影概述
利用光源把地球面上的经纬网投影到平面上的方法叫几何投影或几何 透视法。这是人们最早用来解决地球球面和地图平面矛盾的方法。 透视法。这是人们最早用来解决地球球面和地图平面矛盾的方法。
二、地图投影的基本方法
2.数学解析法：随着科学的发展，几何透视法 数学解析法：随着科学的发展， 数学解析法 远不能满足编制各类地图的需要， 远不能满足编制各类地图的需要，出现了解 析法。解析法是不借助于几何投影光源（ 析法。解析法是不借助于几何投影光源（而 仅仅借助于几何投影的方式），按照某些条 仅仅借助于几何投影的方式），按照某些条 ）， 件用数学分析法确定球面与平面点与点之间 一一对应的函数关系。 一一对应的函数关系。 X=f1(φ、λ) 、 Y=f2(φ、λ) 、 函数f1、 的具体形式 的具体形式， 函数 、f2的具体形式，是由给定的投影条件 确定的。有了这种对应关系， 确定的。有了这种对应关系，就可把球面上 的经纬网交点表示到平面上了。 的经纬网交点表示到平面上了。
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
称为地图投影。 法，称为地图投影。
二、地图投影的基本方法
1.几何投影（透视投影）：假想地球是一个透明体，光源位于球心， 1.几何投影（透视投影）：假想地球是一个透明体，光源位于球心， 几何投影 ）：假想地球是一个透明体 然后把球面上的经纬网投影到平面上，就得到一张球面经纬网投影。 然后把球面上的经纬网投影到平面上，就得到一张球面经纬网投影。 地图投影面除平面之外，还有可展成平面的圆柱面和圆锥面； 地图投影面除平面之外，还有可展成平面的圆柱面和圆锥面；光源除 位于球心之外，还可以在球面、球外，或无穷远处等。 位于球心之外，还可以在球面、球外，或无穷远处等。
d o
b
d’ o’
地图与地图投影_遥感的概念和基本工作原理_遥感图像在地图中的作用-高中地理知识点
地图与地图投影_遥感的概念和基本工作原理_遥感图像在地图中的作用-高中地理知识点·高中地理地图和遥感一、地图与地图投影地图投影的概念在地球球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法。
图投影的意义（1）若不使用地图投影，可用地球仪直接模拟地球，但不细致，不精确，使用不方便，不能满足所有社会需求。
应用上需要把客观世界表现在有限的平面上。
（2）地球表面为不可展曲面，随意展成平面，必然产生无规律变形，因此必须建立科学的投影关系，控制变形和误差。
（3）地图投影尽管不能避免误差，但可求其误差规律，可根据需要，选择适宜的投影方式。
地图投影的变形（1）地图投影变形设想光源的远近对经纬网的影响光源置于球心，纬线间距自极点至赤道由内向外不断拉伸，投影后赤道在无穷远处光源置于无穷远，纬线间距自极点至赤道由内向外不断压缩，赤道附近趋零，纬线被赤道圈围光源置于球心外有限距离，光线弯曲——等距数学函数法，纬线间距不变，投影后赤道半径为子午面上极点至赤道的距离光源置于球心外有限距离，光线弯曲——等积数学函数法，面积不变，纬线间距自极点至赤道由内向外逐步压缩，投影后两纬圈之间的纬度带的面积保持不变几种不同投影的经纬线形式（2）变形椭圆定义：球面上的微小圆，投影后变为椭圆（特殊情况下为圆），这种椭圆叫变形椭圆。
证明椭圆过程地图投影的分类（1）按变形性质分类a.等角投影（正形投影）定义：投影图上没有角度变形，即ω=0的投影。
数学式：a=b形椭圆：为圆，它表明在等角投影中，任一点上的长度比不随方向的改变而改变。
用途：局部图形与实地相似。
航海图、洋流图、风向图等。
b.等积投影定义：没有面积变形，即面积比等于1的投影。
数学式：左右，陆地卫星的卫星轨道高度达910m左右，从而，可及时获取大范围的信息。
（2）获取信息的速度快，周期短。
由于卫星围绕地球运转，从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料，以便更新原有资料，或根据新旧资料变化进行动态监测，这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。
地图投影基础知识知识讲解
一、地图投影的基本问题 二、常见地图投影 三、地图投影的选择与辨认
一、地图投影的基本问题
1 地图投影的概念
地图投影就是在球面与平面之间建立其 经纬度与直角坐标函数关系的数学方法
2 地图投影的变形 3 地图投影的分类 4 地图投影的命名 5 GIS中地图投影的选择与判别
1 地图投影的概念
• 数学上的投影 面1
高斯—克吕格投影 （Gauss-Kruger Projection）
横轴圆柱投影
x y
高斯-克吕格投影原理图
高斯—克吕格投影 （Gauss-Kruger Projection）
高斯投影特征： 中央经线和赤道投影为互相垂直的直线，且为投影 的对称轴 投影后无角度变形，即保角投影 中央经线无长度变形 同一条经线上，纬度越低，变形越大，赤道处最大 同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大； 为了保证地图的精度，采用分带投影方法，即将投 影范围的东西界加以限制，使其变形不超过一定的限 度，这样把许多带结合起来，可成为整个区域的投影 在6°带范围内，长度变形线最大不超过0.14%
长度变形、面积变形、角度变形
地图投影变形的图解示例 （摩尔维特投影－等积伪圆柱投影）
长度变形
角度变形
地图投影变形的图解示例
（UTM－横轴等角割圆柱投影）
面积变形和长度变形
投影变形示意图
地图投影——地图投影的变形
地图投影的变形示意
3 地图投影的分类
按承影面的形状分为：方位投影（平面 投影）、圆锥投影Байду номын сангаас园柱投影
空间斜轴墨卡托(SOM)投影
• 该投影是美国针对陆地卫星对地面扫描 图像的需要设计的一种近似等角性质的 投影。
地图投影的基本原理(1)
地图投影的实质： 建立地球面上点的坐标与地图平面上点的坐标之
间一一对应的函数关系。
地图投影基本概念
2、地图投影基本方法
1）几何透视法 将测图地区按一定比例缩小成一个地形模型，然后将其上的一些特
征点用垂直投影的方法投影到图纸上。 小区域范围可视地表为平面，采用垂直投影方式，可认为投影没有
sin( ') a b sin( ')
ab
显然当（a +a ′）= 90°时，右端取最大值，则最大方向变形：
sin( ') a b
ab
以ω表示角度最大变形： 令
2( ')
sin a b
2 ab
地图投影基本理论
五、地图投影条件
地图投影一般存在长度变形、面积变形和角度变形，一种投影可以同时 存在以上三种变形，但在某种条件下，可以使某一种变形不发生，如投影后 角度不变形，或投影后面积不变形，或使某一特定方向投影后不产生长度变 形。
E、F、G、H称为一阶基本量， 或称高斯系数。
地图投影基本理论
对角线A′C′与x轴之夹角Ψ的 表达式：
sin dy ds
cos dx
tg
dsddmαyxds dsdxysndd
y x
d dLeabharlann x D'x'
dy
C'
（x+dx,y+dy）
dx
ds'
dsm'
Ψ
B'
dsn'
A' （x,y）
O
y
地图投影基本理论
tan tan ' tan b tan (1 b) tan
测绘技术中的地图投影技术解析
测绘技术中的地图投影技术解析地图投影技术是测绘技术中的重要组成部分，它将地球上的三维空间转化为平面地图上的二维表示，使人们更直观地了解地球表面的地理信息。
在地球表面无法完全展示在二维平面上的情况下，地图投影技术的应用显得尤为重要。
地图投影技术的基本原理是将地球上的位置坐标通过一定的数学方法映射到平面坐标系上。
这个过程中，地球上的物体形状、大小、方位关系都会发生一定的变化。
因此，地图投影技术的选择应根据具体的应用需求来确定。
最常用的地图投影方法是圆柱投影、圆锥投影和平面投影。
圆柱投影是将地球的经纬线投影为平行的直线，常用于制作世界地图。
圆锥投影则是将地球的经纬线投影为收敛的直线，常用于制作区域地图。
平面投影则是将地球的一部分区域投影到一个平面上，如通常所见的分幅地图。
不同的地图投影方法在地图的形状、大小、方位关系以及面积等方面会存在差异。
例如，在圆柱投影中，纬度线与经度线呈直角交汇，形成矩形网格，但是在南北极附近会出现严重的形变。
而在圆锥投影中，纬度线呈弯曲形态，但是在高纬度地区仍然会存在形变问题。
平面投影则通常以特定的地点为中心，保持该地点周围区域的形状关系，但是离中心越远的区域形变越严重。
为了解决地图投影中的形变问题，研究者们提出了各种各样的投影方法。
其中，等积投影被广泛应用。
等积投影即尽量保持地球上的面积关系不变，以减小面积上的形变。
在这种投影方法中，经纬线会出现弯曲，形成大小不等的网格，但是面积比例相对较为准确。
除了常见的地图投影方法外，还存在一些特殊的投影方法，如高斯-克吕格投影、横轴等角投影等。
这些投影方法主要用于特定区域的地图制作，如导航地图、航海图等。
在这些地图中，为了满足特定要求，投影方法不仅要考虑地图形状、大小等方面的要求，还要考虑地图的方位关系、角度等因素。
除了基本的地图投影方法外，数字地图制作与地图投影技术的结合也成为测绘技术发展的重要领域之一。
数字地图制作利用卫星遥感数据、地理信息系统等技术，将地球表面的各种地理信息输入计算机中进行处理，然后通过地图投影技术将结果呈现在二维平面上，实现对地球的全方位展示。
地图投影的原理及应用实例
地图投影的原理及应用实例1. 地图投影的基本概念地图投影是指将三维的地球表面投影到一个平面上，以便于进行测量、绘制和分析地理信息。
地图投影的过程中，由于地球是一个球体，不可避免地会出现一定的形变。
不同的地图投影方法会选择不同的投影面，以及不同的数学模型和变形形式，以最大程度地减小形变。
2. 常见的地图投影方法2.1 圆柱投影法•圆柱投影法是将地球投影到一个圆柱体上，再将圆柱体展开为平面的投影方法。
•常见的圆柱投影方法有墨卡托投影、等面积圆柱投影、等距圆柱投影等。
2.2 锥形投影法•锥形投影法是将地球投影到一个圆锥体上，再将圆锥体展开为平面的投影方法。
•常见的锥形投影方法有兰勃特圆锥投影、兰勃托等角圆锥投影等。
2.3 平面投影法•平面投影法是将地球投影到一个平面上的投影方法。
•常见的平面投影方法有斯体列克平面投影、等角正矩形平面投影等。
3. 地图投影的原理地图投影的原理是将地球上的地理坐标转换为平面上的坐标。
具体的计算方法有很多种，但基本思想是利用数学模型将球面的点映射到平面上的相应点，从而实现地球表面到地图平面的映射。
地球经纬度坐标转换为平面坐标的公式如下：X = R * cos(φ) * cos(λ0 - λ)Y = R * cos(φ) * sin(λ0 - λ)其中，X和Y表示地球上的点在平面上的投影坐标，R表示地球的半径，φ和λ表示地球上的点的纬度和经度，λ0表示中央子午线的经度。
4. 地图投影的应用实例4.1 航空航天地图投影在航空航天领域中起着重要的作用。
航空航天中常用的地图投影方法是墨卡托投影。
墨卡托投影能将地球表面的航线直观地展示出来，便于飞行员进行导航和飞行计划。
4.2 地理信息系统地图投影在地理信息系统（GIS）中的应用非常广泛。
GIS系统中的地图投影方法需要考虑到形变问题，并且需要选择适合不同应用场景的投影方法。
例如，在城市规划中，会使用等面积圆柱投影；在区域分析中，会使用兰勃特圆锥投影等。
地图投影与坐标系选择方法
地图投影与坐标系选择方法导论地图是我们了解地球、导航、规划城市等各种活动中不可或缺的工具。
但是，地球是一个球体，而地图是平面，由此产生了地图投影和坐标系选择的问题。
本文将探讨地图投影的基本概念以及选择坐标系的方法。
地图投影的基本概念地图投影是指将球面地球上的各种地理信息以某种方法投影到平面上的过程。
由于地球的表面是曲面，因此无法直接在平面上呈现真实的地理空间。
地图投影可以分为正投影和反投影两种类型。
正投影是将曲面地图投影到平面上的过程，是最常用的地图制作方法。
根据不同的数学模型和算法，可以得到各种不同的地图投影方式，如等距柱面投影、兰勃特投影、麦卡托投影等。
这些投影方式有各自的优点和局限性，适用于不同的地理区域和应用领域。
反投影是将平面地图投影到曲面上的过程，通常用于地图的显示和分析。
地图投影的选择需要考虑到地图的目的、区域范围、地理特征等因素。
选择坐标系的方法在选择地图投影的同时，我们还需要选择地图的坐标系。
地图坐标系是为了确定地图上点的位置而建立的坐标系统。
常见的地图坐标系有经纬度坐标系、UTM坐标系等。
经纬度坐标系是最常见的地图坐标系之一，也是最容易理解和使用的坐标系统。
它以地球的赤道为基准，将地球分割为经度和纬度，利用度、分、秒来表示位置。
经纬度坐标系适用于大范围区域和全球地图，但在小范围内的地图制作中存在误差。
UTM坐标系是一种平面坐标系，适用于小范围地区的地图制作。
它以地球上某一点为基准，将地图分割为各个UTM带，每个带内使用一个笛卡尔坐标系来表示位置。
UTM坐标系的优点是定位准确，但在大范围地图上的使用有限。
在选择地图坐标系时，需要考虑地图的使用目的、精度要求、地理特征等因素。
对于大范围全球地图，建议使用经纬度坐标系；对于小范围区域地图，可以选择UTM坐标系或其他适用的局部坐标系。
案例研究为了更好地理解地图投影和坐标系选择的方法，我们以中国地图为例进行一些研究。
中国地跨纬度较大，北方到南方的距离相差较大，因此在制作全国地图时需要考虑投影失真的问题。
地图投影的名词解释
地图投影的名词解释地图投影是将三维的地球表面投影到二维平面上的一种方法。
由于地球是一个近似于椭球体的形状，而平面是一个无限大的二维表面，所以在将地球表面转化为平面的过程中，必然会出现形状、面积、方向等的变形，这就是地图投影的本质所在。
一、地图投影的基本原理地图投影是地理学与地图制图学中的重要内容，其基本原理可以理解为建立地球和平面之间的映射关系。
在投影过程中，地球表面上的点被映射到平面上的相应点，形成了地图上的数据。
而为了准确地表示地球表面的形状、地理特征等信息，需要选择适合的投影方案。
二、地图投影的分类根据不同的目的和需求，地图投影可以分为多种类型，常见的包括等距投影、等面积投影、等角投影和混合投影等。
1. 等距投影等距投影是指投影后的地图上的任意两点之间的距离与地球上的相应两点之间的距离保持一致。
这种投影方法在测量和导航等领域非常有用，常见的等距投影有墨卡托投影和极射同圆投影等。
2. 等面积投影等面积投影是指在地球表面的任意区域上，被投影到地图上的区域与地球上相应区域的面积保持一致。
这种投影方法在研究地区的面积分布、资源分布等方面非常有用，常见的等面积投影有兰勃托投影和豪森投影等。
3. 等角投影等角投影是指投影后的地图上的任意两条曲线之间的夹角与地球上的相应两条曲线之间的夹角保持一致。
这种投影方法在表示地球表面的形状、方向等方面非常有用，常见的等角投影有兰勃托投影和伪卫星投影等。
4. 混合投影混合投影是指将两种或多种投影方法结合起来使用，通过调整参数或变换过程来达到更好的投影效果。
这种投影方法在综合考虑地球表面的形状、面积、方向等特征上非常有用，常见的混合投影有兰勃托-兰勃托投影和兰勃托-极射同圆投影等。
三、地图投影的应用领域地图投影在地理信息系统、导航、城市规划等领域具有广泛的应用。
通过合适的投影方法，可以制作出形状准确、信息完整的地图，为人们的生产、生活与研究提供参考和支持。
1. 地理信息系统地图投影在地理信息系统中是至关重要的，它将实际地球表面上的数据转化为平面上的点、线、面等要素，使得地理数据在计算机中得以处理和分析。
地图投影的实质名词解释
地图投影的实质名词解释地图投影是将三维地球表面上的地理信息转化为二维平面上的表示方法。
由于地球形状是一个椭球体，并且无法将其完美展开为平面，因此需要使用投影技术来将地球上的各个地理要素投影到平面上。
地图投影的实质是为了克服地球曲面与平面表达之间的不匹配而设计的。
一、为何需要地图投影地球是一个球体，而我们的纸张或屏幕是平面的，想要将地球的形状和地理信息准确地显示在二维平面上是一项困难的任务。
如果将地球直接展开，那么地球的大洋和陆地会出现极大的形变，失去了地理信息的真实性。
因此，地图投影的目的就是以最小的形变来显示地球的特征，并尽可能地符合地理空间的一些度量准则。
二、地图投影的基本原理地图投影根据展示地球表面形状和地理信息的方式可以分为各种类型，如圆柱投影、圆锥投影和平面投影等。
具体的方法会根据需要的地图范围、形状和所需特征的种类而有所不同。
圆柱投影是将地球放在一个圆柱体内，然后将圆柱体展开到平面上。
这种投影方式在航海地图和地图书制作中被广泛使用。
圆柱投影经常会导致纬度线和经度线的形变，特别是在地图的边缘部分。
圆锥投影将地球用一个圆锥体表面来表示。
这种投影方式在区域性地图中使用较多，它能够保持相当的区域形状和距离的准确性。
然而，中心投影区域以外的地域会存在很大的形变。
平面投影是将地球表面投影到一个平面上，这种投影方式在航空导航和地形地图中广泛使用。
平面投影以某一点为中心，将地球表面展开到平面上。
尽管平面投影能够提供较为准确的面积和形状信息，但随着距离中心点越远，形变也会逐渐加大。
以上是几种常见的地图投影方式，每种投影方式都有其特定的应用领域和局限性。
根据地图的需求和使用环境，我们可以选择合适的投影方式。
三、地图投影的效果评价地图投影的选择不仅需要考虑投影方式本身的特点，还需要结合具体使用场景对投影结果进行评价。
常用的评价标准有形变、面积保持性、等角性、方位性和距离保持性等。
形变是指地图上特征形状的变化程度。
(地图学课件)第4讲(第三章地图投影)
§1 地图投影的概念 §2 地图投影的分类 §3 常用的地图投影 §4 大型GIS中的地图投影 §5 我国基本比例尺地形图投影 §6 地形图的分幅与编号
现代地图学基础 第3章 地图投影
§5 我国基本比例尺地形图地图投影
我国地形图的投影，除1：100万比例尺地形图采用国际投影 和等角圆锥投影外，其余都采用高斯—克吕格投影。
3、高斯投影的变形
• 当l＝0时，μ＝1，即中央经线上没有长度变形； • 同一纬线上长度变形随经差的增大而增大； • 同一经线上长度变形随纬度B的减小而逐渐增大，在赤道处为最大； • 长度变形恒为正值，即除中央经线外，其他线段投影后均变长； • 由于cosB小于等于1，其平方值随纬度变化很小，而μ与经差l平方成正比 ，故离开中央经线越远变形增长越快。因此，当将高斯投影应用于地形 图数学基础时需要按一定经差分带投影。
4、了解平面子午线收敛角定义与基本算法
现代地图学基础 第3章 地图投影
§5 我国基本比例尺地形图地图投影
5.4 高斯投影的邻带坐标换算
1、方法原理
利用高斯投影正反算公式进行邻带坐标换算的实质是把椭球面上的大地 坐标作为过渡坐标。
2、换算精度评价
利用上述方法进行坐标邻带换算，理论上最简明严密，精度最高，通用 性最强，它不仅适用于6°与6°带，3°与3°带以及6°与3°带互相之 间的邻带坐标换算，而且也适用于任意带之间的坐标换算。虽然计算的 工作量稍大一些，但当使用电子计算机时，由于本法的通用性和计算的 高精度，它自然便成为邻带坐标换算中最基本的方法。
5.1 1:100万地形图投影 5.2 1:50万及其更大比例尺地形图采用投影
现代地图学基础 第3章 地图投影
§5 我国基本比例尺地形图地图投影
地图投影的原理及应用教案
地图投影的原理及应用教案一、地图投影的概念和基本原理地图投影是将地球表面上的三维地理空间信息映射到二维平面上的一种方法。
地球是一个球体，而纸张是一个平面，因此需要将球体的形状、大小和地形等信息投影到一个平面上，以便于观察和分析。
地图投影的基本原理是将地球表面上的经纬度坐标系转换为平面坐标系，通过不同的数学方法和算法，将球面上的点映射到平面上。
不同的地图投影方法会导致不同的变形，如形状变形、面积变形、方向变形等。
二、常见的地图投影方法地图投影方法有很多种，根据具体的使用场景和需求，选择不同的地图投影方法可以得到最佳效果。
以下列举了几种常见的地图投影方法：1.等面积投影方法（面积保持不变）–正轴等面积圆柱投影（常用于制图）–等面积圆锥投影（常用于航空制图）2.等距离投影方法（距离保持不变）–等距柱面投影（常用于海图）–等距圆柱投影（常用于区域图）3.等角投影方法（角度保持不变）–兰勃托投影（常用于世界地图）–米勒投影（常用于世界地图）三、地图投影的应用地图投影在现代社会中有着广泛的应用，以下列举了几个常见的应用场景：1.航空航天领域–地图投影可用于航空导航、飞行路径规划和飞行模拟等方面。
航空领域需要准确的距离和方向信息，因此等距离或等角度的地图投影方法比较常见。
2.地理信息系统（GIS）–地图投影在GIS领域中被广泛采用。
GIS用于收集、存储、处理和分析地理空间信息，例如土地利用、自然资源管理和城市规划等。
不同的地图投影方法可以满足不同分析需求。
3.世界地图制作–制作世界地图时需要综合考虑地球表面的形状和大小，以及各个国家和地区的关系。
通过选择合适的地图投影方法可以保持地图的形状、面积和方向等信息。
四、教学方法和活动设计为了帮助学生更好地理解地图投影的原理和应用，可以采用以下教学方法和活动设计：1.讲解概念–对地图投影的定义和基本原理进行详细讲解，帮助学生理解地图投影的作用和意义。
2.展示示例–利用投影仪或电子显示屏展示不同地图投影方法的示例，以便学生直观地观察和比较。
2 第二章 地图投影
m
kl
a sin
（2.3）
m
sin 0 sin
tg
2
tg 0
2
k
（2.4）
NIM NUIST
三、极射赤面投影
极射赤面投影 是一种正形割投影， 其光源位于南极，映 像面为一与地球相割 于600N的平面，标 准纬度0 =600
P65-图2.6
NIM NUIST
NIM NUIST
投影后，在映像平 面上，经线为一组 由北极点向赤道辐 射的直线; 而纬线 为一组以北极点为 圆心的同心圆. 可 见投影后经纬线仍 然是正交的，它是 正形投影的一种特 例。
当 l , k 0 为正形圆锥投影的 极限情形。不能再 采用普遍的正形投 影中的关系式来对 之进行讨论，
而是从地图放大系 数的定义入手，来 求有关的表达式。
NIM NUIST
等经纬度网格，没反映麦卡托投影的 放大系数
NIM NUIST
高纬放大系数大
地球表面纬度为处，纬圈的长度为： Ls 2Rs 2a cos
P64-图2.5
1、地图放大系数m的计算
地球表面纬度为 处，纬圈的长度为： Ls 2 Rs 2 a cos
定义：k 为单位经度所张的圆锥角，它表
示了圆锥的几何特征，称之为圆锥常数， 故整个圆锥面张开所成的平面角为 2 k
纬度为 处的纬圈在映像平面上的长度为
： L 2 kl
（ l 为映像平面上纬度为 的纬圈上任意
积分
l dl kd
l l0 0 sin
利用三角变换知识： sin 2sin( / 2)cos( / 2)
l dl cos( / 2)
l0
l
k
0
sin(
高斯-克吕格投影
§1-3 高斯-克吕格投影
3、方法
▪ 3°带与3°带 、 6°带与6°带、 ▪3°带与6°带之间的换算 1）3°带 换算为 6°带
▪ 带号重合
换带号
▪ 带号不重合
2）6°带换算为3°带 ▪ 带号重合，离中央子午线的经差小于1.5° ▪ 带号不重合
<3> 除中央子午线外，其它线段的投影均有变形，且离 中央子午线愈远，长度变形愈大。
<4> 投影§前1后-的3角高度保斯持不-变克，吕且小格范围投内的影图形保
持相似。
<5> 具有对称性。
<6> 面积有变形。
三、投§影带1的-3划高分 斯-克吕格投影
1、为什么要分带 为满足测图用图的精度要求，需要限制投影后的长度变形。 2、分带的原则
地形图两套坐标坐标格格网网：为便于地
形图的坐标读取，绘 制的整公里坐标网线。
70
71
西带
32 70
东带 3269
18
210 211
17791
792
§1-4 方位角及其相互
方位角的定义：
关系
在高斯平面内，由基准方向（北方向）顺时针量至某直线的
夹角，称为该直线的方位角。
依据基准方向（北方向）的不同选择，方位角有真方位角、 坐标方位角和磁方位角三种。
任意带：以测区中心子午线为中央子午线。
4、6º带与§3º的1-关3 系高斯-克吕格投影
▪ 带号为奇数的3º带中央子午线与相应6º带的中央 子午线重合。关系式：n’ = 2n-1
▪ 带号为偶数的3º带中央子午线与相应6º带的分带 子午线重合。
地图投影的概念方法和变形及分类依据
地图投影的概念方法和变形及分类依据地图投影变形是球面转化成平面的必然结果，没有变形的投影是不存在的。
对某一地图投影来讲，不存在这种变形，就必然存在另一种或两种变形。
但制图时可做到:在有些投影图上没有角度或面积变形;在有些投影图上沿某一方向无长度变形。
一、地图投影的概念地球椭球体表面是个曲面，而地图通常是二维平面，因此在地图制图时首先要考虑把曲面转化成平面。
然而，从几何意义上来说，球面是不可展平的曲面。
要把它展成平面，势必会产生破裂与褶皱。
这种不连续的、破裂的平面是不适合制作地图的，所以必须采用特殊的方法来实现球面到平面的转化。
球面上任何一点的位置取决于它的经纬度，所以实际投影时首先将一些经纬线交点展绘在平面上，并把经度相同的点连接而成为经线，纬度相同的点连接而成为纬线，构成经纬网。
然后将球面上的点按其经纬度转绘在平面上相应的位置。
由此可见，地图投影就是研究将地球椭球体面上的经纬线网按照一定的数学法则转移到平面上的方法及其变形问题。
其数学公式表达为:χ=f1(λ，φ)y=f2(λ，φ)(2-1)根据地图投影的一般公式，只要知道地面点的经纬度(λ，φ)，便可以在投影平面上找到相对应的平面位置(χ，у)，这样就可按一定的制图需要，将一定间隔的经纬网交点的平面直角坐标计算出来，并展绘成经纬网，构成地图的"骨架"。
经纬网是制作地图的"基础"，是地图的主要数学要素。
二、地图投影的基本方法地图投影的方法，可归纳为几何透视法和数学解析法两种。
1.几何透视法几何透视法是利用透视的关系，将地球体面上的点投影到投影面(借助的几何面)上的一种投影方法。
如假设地球按比例缩小成一个透明的地球仪般的球体，在其球心或球面、球外安置一个光源，将球面上的经纬线投影到球外的一个投影平面上，即将球面经纬线转换成了平面上的经纬线。
几何透视法是一种比较原始的投影方法，有很大的局限性，难于纠正投影变形，精度较低。
地图投影技术的使用指南
地图投影技术的使用指南随着社会的发展和科技的进步，地理信息系统（GIS）在各个领域得到了广泛的应用。
而地图投影技术作为GIS中的一项重要技术，对于地理数据的表达和呈现起到了至关重要的作用。
本文将为读者介绍地图投影技术的基本概念、分类以及在实际应用中的一些指导原则。
一、地图投影技术概述地图投影技术是将三维的地球表面投影到二维的地图上的过程。
由于地球的表面是一个不规则的椭球体，无法完全展示在一个平面上，因此就需要使用地图投影技术来解决这个问题。
地图投影产生的图像通常是平面、圆柱或锥面的，这些图像被称为地图投影。
二、地图投影的分类地图投影根据投影面的不同可以分为圆柱投影、圆锥投影和平面投影。
1. 圆柱投影圆柱投影是将地球的表面投影到一个圆柱面上，然后再将圆柱面展开为一个平面。
依据圆柱面与地球相交的位置，圆柱投影可分为正轴等积圆柱投影、割线等积圆柱投影、正轴等角圆柱投影等。
圆柱投影最常用的是墨卡托投影，它是一种等积圆柱投影，经度线和纬度线呈直角交叉。
2. 圆锥投影圆锥投影是将地球的表面投影到一个圆锥面上，然后再将圆锥面展开为一个平面。
依据圆锥面与地球相交的位置，圆锥投影可分为正轴等积圆锥投影、割线等积圆锥投影、正轴等角圆锥投影等。
兰勃特等积圆锥投影是其中最经典的一种，它在纬线方向上保持了等距离。
3. 平面投影平面投影是将地球的表面投影到一个平面上，可以简单理解为将地球展开成一个平面地图。
平面投影可以根据投影中心的不同分为正专门投影、斜轴直角投影、斜轴等角投影等。
等距平面投影是一种常用的平面投影，它在某一方向上保持了等距离。
三、地图投影的选择原则1. 根据需求选择最合适的投影不同的地图投影适用于不同的实际应用场景。
在选择地图投影时，需要根据具体的需求，比如需要保持面积的相对大小关系、需要保持角度的相对大小关系或者需要保持比例尺的一致，来选择最合适的投影。
2. 考虑区域的位置和大小地球是一个不规则的椭球体，不同的地区在地球上的位置和大小有所不同。
地图投影的原理及应用
地图投影的原理及应用1. 地图投影的基本原理地图是将地球表面的三维空间变成二维平面，为了能够在平面上准确表示地球表面的地理信息，地图采用了投影的方式。
地图投影是将地球表面经纬度坐标系上的点投影到平面上的过程。
地图投影的基本原理主要包括以下几个方面：1.1 地球的形状对地图投影的影响地球是一个近似于椭球体的几何体，而地图是平面上的二维图形。
由于地球的形状不同于平面，所以在进行地图投影时需要对地球的形状进行适当的变换和调整。
1.2 地图投影的分类地图投影可以根据投影面形状的不同进行分类，常见的地图投影包括圆柱投影、圆锥投影和平面投影。
•圆柱投影是指将地球表面的经纬度坐标投影到一个切线于地球的圆柱面上，然后再将该圆柱面展开成平面。
•圆锥投影是指将地球表面的经纬度坐标投影到一个切线于地球的圆锥面上，然后再将该圆锥面展开成平面。
•平面投影是指将地球表面的经纬度坐标投影到一个切线于地球的平面上。
1.3 常见的地图投影方法常见的地图投影方法有正轴等角投影、保角正轴等秘莉投影、兰伯特投影等。
•正轴等角投影：该投影方法是以地球球心为视点，平行线和经线保持等间距的投影方式，保持角度的一致性。
•保角正轴等秘莉投影：该投影方法是在正轴等角投影的基础上，通过调整投影面形状，使得面积的变化可以最小化，从而保持角度和面积的一致性。
•兰伯特投影：该投影方法以一个圆锥面切线于地球的一个经线，然后将该圆锥面展开成平面。
这种投影方法在地理信息系统中使用较为广泛。
2. 地图投影的应用地图投影的应用非常广泛，以下列举了几个常见的应用领域：2.1 地理信息系统（GIS）地理信息系统是利用计算机和空间数据采集、存储、管理、查询和分析技术来展示和分析地球表面的信息。
地图投影是GIS中非常重要的一部分。
GIS主要包括地图显示、GIS分析与查询、地图制作等功能。
在地图显示和地图制作功能中，地图投影能够将地理数据以地图的形式进行可视化展示。
2.2 旅游和导航在旅游和导航方面，地图投影被广泛应用于电子地图和导航系统中。
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地图投影的概念
我们可以用一个特定的旋转椭球体面或球面代替地球的自然表面。
但是，无论是椭球面或球面均为不可展平的曲面，即不能无裂隙、无重叠地描绘在地图平面上。
就像桔皮剥下平铺在平面上，必然产生裂隙一样，如果硬将地球表面展成平面，也不可避免地会产生裂隙或重叠。
人们研究地球及地理环境时往往将其缩小数千万倍制成地球仪，我们研究如何把椭球体表面描写在平面上时，也不妨借助地球仪。
假定按相同经差（例如30°）沿经线将地球仪切成若干等分，如图1。
我们在一个极点将各等分结合平展在纸面上，则产生了裂隙。
这些裂隙随着离开原点距离的增大而增大。
假定仍按上述方法切割等分地球仪，如图2，我们在南北纬30°纬线上将各部分结合平展在纸面上，则既产生裂隙又产生重叠。
在30°纬线以内，随着离该纬线的距离加大重叠度加大，在30°纬线以外，随着离纬线的距离加大裂隙加大。
倘若按相同纬差沿纬线将地球仪切成若干等份，再将各等分沿同一条经线切开，如图3，我们沿某一经线将各部分结合平展在纸面上，同样产生裂隙，图1这些裂隙随着离结合经线距离的增大而增大。
图1 图2
众所周知，地图上一般不允许出现裂隙和重叠。
为了消除地图上的裂隙和重叠，实现地球表面在地图上的正确描写，早在公元前600多年，希腊天文学家塞利斯就研制出日晷投影——球心方位投影编制天体图；在公元前200多年亚历山大天文学和地理学家埃拉托色尼研制出正轴等距投影编制世界图。
随着社会生产及科学技术的进步，地图学不断发展，科学家们又探求了许多新的投影，以适用于不同内容、不同
用途、不同比例尺地图的需要。
要把它们绘制成地图，首先要将球面上的经纬线
展绘到平面上，然后按地理事物的坐标转绘到相应格
网中而构成地图。
由此可见，经纬网在绘制地图的过
程中具有“骨架”作用。
地图投影就是研究球面上经
纬网展绘到平面上的数学方法。
地图投影学是地图学的一个分支学科，它研究地
图投影的理论、方法、应用和变换等，也称为数学制
图学。
图3 数学上“投影”是不同曲面之间点与点的对应关系。
地图投影实质上是在地球面和平面之间建立这种关系。
如图4，设球面上点A（、λ）投影后对应于平面上点A'（x、y），则A 与A'的坐标之间存在函数关系：
图4球面点向平面转移
f1、f2都是单值、连续和有限的函数。
不同的函数就有不同的地图投影，以便分别满足不同内容和用途的地图。
反之，在某种投影的地图上，任意点的坐标都必须满足一种函数关系。
图1-20是格陵兰岛在三种不同投影网格上绘制的图形，尽管地图比例尺相同，但是长度、宽度、形状、面积、方向等在不同的投影格网上都有差别，这是受经纬线形状所影响。
所以应用地图时，必须了解经纬网的变形。
研究经纬网变形的一种比较直观的方法，就是将地图上的经纬网与地球仪上相应的经纬网作比较。
地球仪虽然经过缩小，但仍然与地球相似，地球上的各种地理事物在地球仪面上保持了正确的形状和位置，因而它被称为“天然真实”的地图。
地球仪上的经纬网具有下列基本特性：
1、经线圈都是大圆，长度为2πR，在赤道上经线互相平行，随着纬度增大而逐渐收敛于极点。
2、纬线圈是互相平行的圆，赤道为大圆，其余纬线圈随着纬度增大而逐渐缩短，极点为一点。
3、经纬线互相正交。
4、在同纬度带内，相同经差构成的球面梯形，其形状相同，面积相等；不同纬度带的梯形面积由低纬向高纬缩小。