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墨卡托投影和高斯投影区别,解释高斯克吕格和utm投影的特性

时间:2023-05-05 17:37:59 阅读:165204 作者:2081

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33558 baike.Baidu.com/view/94066.htm

地图投影(

地图投影是指将地球表面任意点,用一定的数学规律转换到地图平面上的理论和方法。

由于地球是赤道稍宽两极稍平的不规则梨形球体,其表面是无法平整的曲面,任何数学方法进行这种变换都会产生误差和变形,为了根据需要减小误差,出现了多种投影方法。

Map Projection

3358 www.Sina.com/http://www.Sina.com /几何透视法是利用透视关系将地球体面上的点投影到投影面上的投影方法。 假设地球按比例缩小,变成透明地球仪一样的球体,在其球心或球面、球外放置光源,将球面上的经纬线投影到球外的投影平面上。 即,将球面经线转换为平面上的经线。

3358 www.Sina.com/http://www.Sina.com /数学分析法是在球面和投影面之间建立点和点的函数关系,通过数学方法确定经线交点的位置的投影方法。

几何透视法是一种比较原始的投影方法,具有很大的局限性,投影失真难以修正,精度较低,目前大多数地图投影都采用数学分析法。 由于许多数学解析法往往发展在透视投影的基础上,建立球面与投影面之间的点与点的函数关系,两种投影方法有一定的联系。

3358 www.Sina.com/http://www.Sina.com /等角、等角和任意投影。

3358 www.Sina.com/http://www.Sina.com/(1)几何投影:方位投影、圆柱投影、圆锥投影; )2)条件投影)假方位投影、假圆柱投影、假圆锥投影、多圆锥投影。

3358 www.Sina.com/http://www.Sina.com /正轴投影(重叠)、斜轴投影(斜交)、横轴投影)垂直)。

3358 www.Sina.com/http://www.Sina.com /切割投影,切割投影。

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3358 baike.Baidu.com/view/311590.htm

由德国数学家、物理学家、天文学家qjdds于19世纪20年代建立,后来由德国大地测量学家克吕格于1912年增补投影公式,故称为qjdds-克吕格投影。

qjdds-克吕格投影即等角度横断椭圆柱投影。 假设用椭圆柱横穿地球椭圆体所在的线上,与圆柱面相切的经线称为中央经线。 以中央经线为投影对称轴,将东西3或130两条子午线夹在中间相差6或3的带状区域按照数学定律、投影定律投影到圆柱面上,展开成平面。 即qjdds-克吕格投影,简称qjdds投影。 这个细长的带状经线网叫做qjdds-克吕格投影带。

概念:

1、中央子午线为直线,其长度不变形; 其他子午线为向中央子午线凹陷的弧,以中央子午线为对称轴;

2、赤道线为直线,但有长度变形; 其他纬线为赤道凸弧,以赤道为对称轴;

3、经线和纬线投影后仍保持正交;

4、距中央子午线越远,变形越大。

如果采用条带投影的方法,则可以避免投影边缘的变形变大。 中国各种大中比例尺地形图采用了不同的qjdds-克吕格投影带。 其中超过1:1万地形图采用3带; 1:2.5万至1:50万地形图采用6波段。

qjdds投影

条带投影

qjdds平面直角坐标系

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3358 baike.Baidu.com/view/301981.htm

由荷兰地图学家墨卡托(G. Mercator )于1569年创建,也被称为地图投影方法中影响最大的正轴等轴圆柱投影。

假设地球被中空的圆柱包围,其基准纬线与圆柱相切(赤道)。 然后,假设地球中心有灯,将球面上的图形投影到圆柱上,展开圆柱。 这就是通过选定的基准纬线上的“墨卡托投影”创建的地图。

方法:

>

1、没有角度变形,由每一点向各方向的长度比相等;

2、经纬线都是平行直线,且相交成直角;经线间隔相等,纬线间隔从基准纬线处向两极逐渐增大。

3、长度和面积变形明显,但基准纬线处无变形,变形从基准纬线处向两极变形逐渐增大,但因为它具有各个方向均等扩大的特性,保持了方向和相互位置关系的正确。

在地图上保持方向和角度的正确是墨卡托投影的优点,墨卡托投影地图常用作航海图和航空图,如果循着墨卡托投影图上两点间的直线航行,方向不变可以一直到达目的地,因此它对船舰在航行中定位、确定航向都具有有利条件,给航海者带来很大方便。

百度地图和Google Maps使用的投影方法都是墨卡托投影。

  

The Mercator map projection

  

The transverse Mercator map projection.

 

UTM投影(Universal Transverse Mercatol Projection,通用横轴墨卡托投影)——等角横轴割椭圆柱投影

http://baike.baidu.com/view/1428751.htm

http://therucksack.tripod.com/MiBSAR/LandNav/UTM/UTM.htm

UTM是一种“等角横轴割圆柱投影”,椭圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈,投影后两条相割的经线上没有变形,而中央经线上长度比0.9996。UTM投影是为了全球战争需要创建的,美国于1948年完成这种通用投影系统的计算。

与qjdds-克吕格投影相似,该投影角度没有变形,中央经线为直线,且为投影的对称轴,中央经线的比例因子取0.9996是为了保证离中央经线左右约330km处有两条不失真的标准经线。

这种坐标格网系统及其所依据的投影已经广泛用于地形图,作为卫星影像和自然资源数据库的参考格网以及要求精确定位的其他应用。

  

The map above represents a Transverse Mercator projection of the world with a standard meridian at 0° longitude. (Note that because of the very small size of the map, the graticule is shown at 30° resolution.) The globe wrapped in a cylinder is a conceptual model of how the Transverse Mercator projection formula transfers positions on the globe to positions on a plane(The cylinder can be flattened to a plane surface after it is unwrapped from the globe.) The thicker red line on the cylinder and the map is the standard line along which scale distortion is zero. As the distortion ellipses on the map indicate, distortion increases with distance from the standard line.

  

Global coverage of the Universal Transverse Mercator (UTM)

and Universal Polar Stereographic (UPS) coordinate systems.

UTM系统中,北纬84度和南纬80度之间的地球表面积按经度6度划分为南北纵带(投影带),从180度经线开始向东将这些投影带编号,从1编至60(北京处于第50带)。每个带再划分为纬差8度的四边形,四边形的横行从南纬80度开始,用字母C至X(不含I和O)依次标记(第X行包括北半球从北纬72度至84度全部陆地面积,共12度)。每个四边形用数字和字母组合标记,参考格网向右向上读取,每一四边形划分为很多边长为1000000米的小区,用字母组合系统标记。在每个投影带中,位于带中心的经线,赋予横坐标值为500000米。对于北半球赤道的标记坐标值为0,对于南半球为10000000米,往南递减。

  

The 20 grid rows labeled C through H, J through N, and P through X of the Universal Transverse Mercator (UTM) coordinate system—depicted by the lettered, horizontal rows in the above image—cover the entire world, save the northern and southern polar regions, which are covered by the Universal Polar Stereographic (UPS) coordinate system.

  

The component parts of a UTM grid coordinate data string.

  

Zone 16 in the Universal Transverse Mercator (UTM) coordinate system.

 

qjdds-克吕格投影与UTM投影

http://tian0226.blog.sohu.com/142843049.html

http://www.cnblogs.com/yaweno/archive/2010/07/23/1783873.html

http://eternalsep.blog.hexun.com/52122534_d.html

qjdds-克吕格投影与UTM投影都是横轴墨卡托投影的变种,目前一些国外的软件或国外进口仪器的配套软件往往不支持qjdds-克吕格投影,但支持UTM投影,因此常有把UTM投影当作qjdds-克吕格投影的现象。

从投影几何方式看,qjdds-克吕格投影是等角横切椭圆柱投影,投影后中央经线保持长度不变,即比例系数为1UTM投影是等角横轴割圆柱投影,圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈,投影后两条割线上没有变形,中央经线上长度比0.9996

从计算结果看,两者主要差别在比例因子上,qjdds-克吕格投影中央经线上的比例系数为1UTM投影为0.9996qjdds-克吕格投影与UTM投影可近似采用X[UTM]=0.9996*X[qjdds],Y[UTM]=0.9996*Y[qjdds],进行坐标转换(注意:如坐标纵轴西移了500000米,转换时必须将Y值减去500000乘上比例因子后再加500000)。

 

输入坐标

(度)

qjdds投影

(米)

UTM投影

(米)

Xutm=0.9996*Xqjdds

Yutm=0.9996*Yqjdds

纬度值(X)

32

3543600.9

3542183.5

3543600.9*0.9996≈3542183.5

经度值(Y)

121

21310996.8

311072.4

(310996.8-500000)*0.9996+500000≈311072.4

从分带方式看,两者的分带起点不同,qjdds-克吕格投影自0度子午线起每隔经差6度自西向东分带,第1带的中央经度为3°;UTM投影自西经180°起每隔经差6度自西向东分带,第1带的中央经度为-177°,因此qjdds-克吕格投影的第1带是UTM的第31带。

此外,两投影的东伪偏移(False Easting)都是500公里,qjdds-克吕格投影北伪偏移(False_Northing)为零,UTM北半球投影北伪偏移(False Northing)为零,南半球则为10000公里。

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