第二章地图的数学基础
并沿圆柱的母线切开成平面的一种投影。
正轴圆柱投影 横轴圆柱投影 斜轴圆柱投影
正轴圆柱投影定义:纬线投影为一组平行直线,经线 投影为与纬线正交的另一组平行直线,两经线间的间 隔与相应的经度差成正比。
1、等角正圆柱投影(墨卡托投影)
特性:地球面上的等角航线投影为直线。
α α
等角航线在地球面上是一条以极点为渐近点的螺旋曲线。
3.投影变形的性质和大小
长度比和长度变形: 投影面上一微小线段(变
形椭圆半径)和球面上相应微小线段(球面上微小 圆半径,已按规定的比例缩小)之比。
m表示长度比,Vm表示长度变形
m ds' ds
Vm m 1
= 0 不变 > 0 变大 < 0 变小
长度比是变量,随位置和方向的变化而变化。
例题
下列有关投影变形的叙述正确的是:( )
本节思考
1 地图投影变形表现在哪几个方面?为什么说长度变形是 主要变形?
答案: 地图投影变形表现在三个方面:长度变形、面积 变形和角度变形。长度变形是最主要变形,因为长度变 形制约着面积和角度变形。 2 何谓变形椭圆?研究变形椭圆有何意义?
答案:取地面上一个微分圆,将它投影后常常变为椭圆,通常 研究其在投影平面上的变化,作为地图投影变形的几何解释, 这样的椭圆称为变形椭圆。利用变形椭圆的图解及理论能更为 科学和准确地阐述地图投影 变形的概念、变形的性质及变形大 小。
等角正圆柱投影(墨卡托投影)
墨卡托投影特点
在墨卡托投影中,面积变形最大。在纬度60度地区 ,经线和纬线比都扩大了2倍,面积比P=m*n=2*2=4 ,扩大了4倍,愈接近两极,经纬线扩大的越多。
在墨卡托投影上等角航线表现为直线(在球心投影 上大圆航线表现为直线。等角航线就是指地球表面 上与经线交角都相同的曲线,等角航线在墨卡托投 影图上表现为直线,这一点对于航海航空具有重要 意义。因为有这个特征,航行时,在墨卡托投影图 上只要将出发地和目的地连一直线,用量角器测出 直线与经线的夹角,船船上的航海罗盘按照这个角 度指示船只航行,就能达到目的地。
圆柱投影: 以圆柱面作投影面,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。
(2)非几何投影: 根据某些条件,用数学解析法确定 球面与平面之间点与点的函数关系。
影到平面上之后是正圆,而保持等积的条件是变形椭
圆的最大长度比和最小长度比互为
。
3 若由赤道向两极变形椭圆的形状变化为短半径不变,长 半径逐渐增大,则该投影的变形性质为:( )
A.等积投影 B.等角投影 C.任意投影 D.方位投影
投影举例之方位投影:
1、正轴方位投影
经纬线形状:
特点:投影中心为极 点,纬线为同心圆, 经线为同心圆的半径, 两条经线间的夹角与 实地相等。等变形线 都是以投影中心为圆 心的同心圆。 包括
横方位投影
正方位投影
斜方位投影
2. 按地图投影的变形性质分类
等角投影: 投影面上某点的任意两方向线夹角与 椭球面上相应两线段夹角相等,即角度变形为零 ω=0(或 a=b,m=n)面积变形最大。
等积投影: 投影面与椭球面上相应区域的面积相 等,即面积变形为零 Vp=0(或 P=1,a=1/b)角度 变形最大。
等角、等积、等距三 种变形性质,主要用 于制作两极地区图。 适合制作:两极地区 图
2、横轴方位投影
经纬线形状:
特点:平面与球面相 切,其切点位于赤道 上的任意点。特点: 通过投影中心的中央 经线和赤道投影为直 线,其他经纬线投影 后都是对称于中央经 线和赤道的曲线。
适合制作: 赤道附近 圆形区域地图
3、斜轴方位投影
经纬线形状:
特点:投影面切于两 极和赤道间的任意一 点上。在这种投影中, 中央经线投影为直线, 其他经线投影为对称 于中央经线的曲线, 纬线投影为曲线。 适合制作:中纬度地 区圆形区域地图
投影举例之圆柱投影
几何概念:以圆柱面作为投影面,按某种投影条 件,将地球椭球面上的经纬线投影于圆柱面上,
伪方位投影:在方位投影的基础上,根据某些条件改变经 线形状而成,除中央经线为直线外,其余均投影为对称中央经 线的曲线。
伪圆柱投影:在圆柱投影基础上,根据某些条件改变经线 形状而成,无等角投影。除中央经线为直线外,其余均投影为 对称中央经线的曲线。
伪圆锥投影:在圆锥投影基础上,根据某些条件改变经线 形状而成,无等角投影。除中央经线为直线外,其余均投影为 对称中央经线的曲线。
1. 投影变形的概念
把地图上和地球仪上的经纬线网进行比 较,可以发现变形表现在长度、面积和角度 三个方面。
2.变形椭圆
取地面上一个微分圆(小到可忽略地球曲面的 影响,把它当作平面看待),它投影到平面上通常 会变为椭圆,通过对这个椭圆的研究,分析地图投 影的变形状况。这种图解方法就叫变形椭圆。
多圆锥投影:设想有更多的圆锥面与球面相切,投影后沿 一母线剪开展平。纬线投影为同轴圆弧,其圆心都在中央经线 的延长线上。中央经线为直线,其余经线投影为对称于中央经 线的曲线。
正轴切圆锥投影 正轴割圆锥投影
横轴切圆锥投影
横轴割圆锥投影
斜轴切圆锥投影 正轴切圆柱投影
正轴割圆柱投影
斜轴切圆柱投影
横轴切圆柱投影
A.只有等距投影,长度才不变形 B.面积不变形,则长度也不变形 C.角度不变形,则长度也不变形 D.对某一地图投影来讲,不存在这种变形,则必
然存在另外一种或两种变形
Байду номын сангаас.3 地图投影分类
1. 按地图投影的构成方法分类 (1)几何投影: 将椭球面上的经纬线网投影到几 何面上,然后将几何面展为平面。
方位投影: 以平面作投影面,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。
任意投影: 投影图上,长度、面积和角度都有变 形,它既不等角又不等积。其中,等距投影是在特 定方向上没有长度变形的任意投影(m=1)。
例题:
1 地图上某点的最大长度比为2,最小长度比为0.5,则该 投影为:( )
A.等距投影 B.等角投影 C.等积投影 D.任意投影
2 用变形椭圆解释保持等角的条件是球面上任意微分圆投