航空地图及其使用

中国民航大学空中交通管理学院,第二章航空地图及其使用,航图特征地图失真地图分幅与编号地图投影失真性质投影特点,中国民航大学空中交通管理学院,地图（地理信息的载体）将地球表面的全部或一部分地形、地物按一定的比例缩小，用一定的方法（数学法则）和符号描绘在平面上的图形。地图三要素：比例尺：可量取性地图符号：描述自然和社会现象的地图语言投影方法：成图的数学法则在实践中，人们要从地图上量取方位、距离、面积、体积、倾斜度等，这就要求地图具有符合一定精度要求的可量取性，这种可量取性是通过特定的数学法则获得的。参考椭球面上点的经纬度与它在平面直角坐标系之中的直角坐标之间的函数关系称为数学法则,中国民航大学空中交通管理学院,中国民航大学空中交通管理学院,航图（AeronauticalChart）专门供航空使用的地图分类通用航图：高空、中低空飞行及训练飞行均可使用1/500,000训练飞行1/1,000,000航线飞行1/2,000,000远程飞行特种航图航路图（高空、中低空）STAR/SID仪表进近图机场图区域图,中国民航大学空中交通管理学院,第一节航图的特征,比例尺特征分类数字比例尺1:1,000,000文字说明比例尺：1cm相当于10km线段比例尺比例尺的大小大比例尺地图：1/50万地面范围小，地物描述详细用于研究地点、净空、障碍物等地形情况设计机场仪表进近程序超低空飞行、SAR、护林、航空摄影等小比例尺地图：1/100万地面范围大，地物描绘简单规划航线，远程飞行,中国民航大学空中交通管理学院,地形地物特征地物特征地图符号（图例）不依比例尺（点状地标）半依比例尺（线状地标）全依比例尺（面状地标）,中国民航大学空中交通管理学院,地形特征地图上高低起伏的形态（等高线、标高点、分层着色）高程系1956黄海高程系（19501956年青岛验潮站记录的资料，水准原点在青岛市观象山山洞里，米）1985国家高程基准（19531979，米）MSL（我国采用黄海平均海平面作为大地水准面,高于MSL为正，低于为负）标高（ELEV）（某一点沿垂线方向到MSL的距离）标高和地形描述方法标高点法,0146,中国民航大学空中交通管理学院,等高线法,h1,中国民航大学空中交通管理学院,首曲线（基本等高线）计曲线（加粗等高线）间曲线（半距等高线）助曲线（1/4距等高线）,中国民航大学空中交通管理学院,分层着色法,中国民航大学空中交通管理学院,文化特征水文特征航空特征,中国民航大学空中交通管理学院,第二节地图失真及分幅编号,一、地图投影失真地图投影：使用一定的数学法则将地球表面规定的经纬网格转绘到平面上的方法。F（，）f（x,y）,中国民航大学空中交通管理学院,几何透视法不能将地球上全部的地形、地物表现在地图上灵活性差数学分析法根据几何透视法的原理，利用约束条件满足我们的某种或某几种特殊需求，推导出数学法则。,中国民航大学空中交通管理学院,地图失真（地图变形）在投影过程中产生的地球表面形状和航图形状的变化实质：由球面向平面投影时引起的经纬网特征变化，进而引起地理要素和航行元素的变化,中国民航大学空中交通管理学院,失真分类长度失真角度失真面积失真,r,r,X,Y,X,Y,微分圆,变形椭圆,中国民航大学空中交通管理学院,二、地图投影分类按失真性质分等角投影：投影时任何一点沿经线、纬线方向的局部比例尺相等，即没有角度失真便于在航图上测量航行方位。等距投影：投影时保持各点只在某一投影主方向上没有长度失真便于在航图上测量航行航段、航线距离。等积投影：投影时保持某区域（小圆）的面积不变，即没有面积失真政区、人口密度、土地利用、森林和矿藏分布以及其他自然和经济地图。任意投影：存在三种失真，但三种失真都控制在较小的范围内。按投影面的形状分（圆柱投影、圆锥投影、方位投影）按投影与球面的位置关系分：正轴投影、横轴投影、斜轴投影,中国民航大学空中交通管理学院,N,S,S,中国民航大学空中交通管理学院,三、地图分幅与编号按照一定幅面大小将某种比例尺地图所包含范围内的图幅划分为许多幅地图，并编注其序号的方法称为地图分幅与编号。作用生产：避免重复、遗漏；使图幅范围控制在适当范围内，提高绘图质量；节约增效管理：便于分类印刷、存储、包装、运输使用：便于快速检索，及时提供；便于折叠、携带，室外使用；便于扩大比例尺，更加详细的表示各种地理要素。,中国民航大学空中交通管理学院,分幅：地形图根据经纬度按照特定的规则进行分幅，各种比例尺地形图都具有一定的经差和纬差。以百万分之一等角正割圆锥投影图的分幅和编号为基础进行分幅和编号。（1891年，瑞士伯尔尼的五届国际地理学会议上，德国地理学家彭克）如果要查询某一区域的航图，可以根据该区域的经纬度范围算出其在百万航图上图幅编号，然后以此为基础，计算出该比例尺的航图在百万航图上的位置编号，就可以迅速选用所需航图。,中国民航大学空中交通管理学院,百万分之一航图分幅规则,每幅图范围：纬差4纬度60度以下，经度差6度纬度60度之76度之间，经度差12度纬度76度之84度之间，经度差24度纬度84度之88度之间，经度差36度纬度88度以上，不再分幅,中国民航大学空中交通管理学院,中国民航大学空中交通管理学院,大中比例尺航图分幅规则,中国民航大学空中交通管理学院,百万分之一航图编号ab,中国民航大学空中交通管理学院,1:100万=6=4,1:50万=3=2,1:25万=130=,1:10万=30=20,1:5万=15=10,1:2.5万=730=5,1:1万=345=230,4：AD,16：116,144：1144,4：AD,64：(1)(64),4：14,中国民航大学空中交通管理学院,例：已知某地地理坐标E1255740/N440020，求该地所在各比例尺地形图的编号,中国民航大学空中交通管理学院,1:100万航图编号计算方法,行号a列号b,L51,中国民航大学空中交通管理学院,L,L,中国民航大学空中交通管理学院,例：已知图号1251B，计算其地理位置,由图号知该图幅的比例尺为1:50万。求出该图在百万图幅上的地理位置，并绘出草图依据1:50万航图的经纬差及其在百万航图上的序号，求出该图幅经纬度范围,C,L,A,B,D,B,3,6,中国民航大学空中交通管理学院,40N,44N,1：200万航图编号（经差12纬差8；双写百万航图的航号、列号）K，L51，52,48N,L51,L52,K51,K52,120E,126E,132E,中国民航大学空中交通管理学院,1991年起实施的地图分幅编号系统L51B002002比例尺代码：1：50万B；1：25万C；1：10万D；1：5万E；1：2.5万F；1：1万G；1：5000H,中国民航大学空中交通管理学院,第三节地图投影,中国民航大学空中交通管理学院,等角正圆柱投影MercatorProjection1569投影原理,中国民航大学空中交通管理学院,中国民航大学空中交通管理学院,投影特点经线相互平行，间隔相等；纬线垂直于经线，越向两极，间隔越大；赤道上无任何失真；地图等角，不等积，不等距（不能用统一的比例尺量取航线距离）面积失真随纬度增加明显变大。大圆航线凸向两极；等角航线是直线（任意两点相连的直线为等角航线）。用途：赤道附近领航；海上领航；世界时区图；卫星轨迹图绘制较长距离的等角航线时的辅助用图。,中国民航大学空中交通管理学院,中国民航大学空中交通管理学院,等角横圆柱投影TransverseMercatorProjection19世纪20年代经高斯拟定约束条件中央经线与投影面相切，投影后保持长度不变投影后等角,中国民航大学空中交通管理学院,中国民航大学空中交通管理学院,投影特点赤道为直线，与切经线相差90的经线是直线，其他经线凹向切经线；地图等角；切经线上无失真（切经线左右各3范围长度失真0.137，面积失真0.27%）；同一条纬线上，离开切经线越远，失真越大；同一条经线上，纬度越低，变形越大。大圆航线凹向切经线，等角航线是螺旋曲线。用途极地领航国家大地测量和五十万分之一及更大比例尺的国家基本地形图的数学基础。,中国民航大学空中交通管理学院,高斯克吕格投影GaussKrugerProjection法规数学家高斯19世纪20年代拟定，后经克吕格改进根据横墨卡托投影的特点，取可以限制投影的经度范围，将地球表面按照经度差的分成不同的投影带单独投影，各自建立坐标网，就可以将失真限制在较小的范围内。我国1:2.5万至地形图采用6分带法；考虑到1:1万和更大的比例尺地形图对制图精度的要求，采用3分带法。,中国民航大学空中交通管理学院,6分带法,从本初子午线开始，由西向东，每6为一带，全球共分为60带，用阿拉伯数字标记，如06E投影带号为1，中央经线为3E。n为投影带序号LO为中央经线L为任一经度,中国民航大学空中交通管理学院,中国民航大学空中交通管理学院,投影特点每个投影带上，中央经线和赤道为直线；其他经线关于中央经线对称，凹向中央经线；纬线凸向赤道；等角；中央经线上无失真，最大长度失真为0.137%；大圆航线近似为直线；等角航线是曲率极小的螺旋曲线，领航实施中近距离可以近似认为直线。用途大比例尺航图多为此种投影，常用于研究地面目标，在通用航空飞行领域内应用广泛；绘制机场专用航图和涉及仪表飞行程序的基础用图；国家大地测量和五十万分之一及更大比例尺的国家基本地形图,中国民航大学空中交通管理学院,高斯投影坐标网经纬网（地理坐标网）经纬线仅标绘出内图廓线，在四个角处标注出相应当纬度数和投影带号（或经度数）。,中国民航大学空中交通管理学院,高斯投影坐标网方里网（平面直角坐标网）（1:1万1:50万）经纬线在实地和地图上均为曲线，单位长度非常数，不便于精确确定所需的方向和距离，因此需要加绘直角坐标网（距离中央经线为整公里数的两组直线组成），以满足经济建设和国防建设的需要。,中国民航大学空中交通管理学院,中国民航大学空中交通管理学院,TH/TC=+(),中国民航大学空中交通管理学院,兰伯特投影LambertProjection也叫等角切（割）正圆锥投影，德国数学家Lambert首创，百万航图和世界地形图的数学基础投影原理,中国民航大学空中交通管理学院,中国民航大学空中交通管理学院,投影特点经线收敛于极点，纬线是以极点为中心的同心圆。两条标准纬线之间有一条最小比例尺纬线；两条标准纬线之间的地区长度缩短，比例尺变小；两条标准纬线之外的地区长度伸长，比例尺变大。地图等角；标准纬线上无失真。大圆航线凸向大比例尺一方；等角航线凹向极点。,中国民航大学空中交通管理学院,修正多圆锥投影1962年，波恩世界百万分之一国际地图会议，百万分之一世界地图与百万分之一分幅航图的数学基础投影原理,中国民航大学空中交通管理学院,为使地图失真减小，对地图进行分幅投影。分幅规则等同国际百万分之一等角正割圆锥投影图分幅规则。每个投影带独立投影，单独计算坐标，建立数学基础。,中国民航大学空中交通管理学院,投影范围：纬差4，经差6标准纬线1N302S30在纬差4，经差6，范围内投影，失真很小，边纬线和中纬线上失真为0.03%，面积失真为0.06%，而且失真分布均匀。,中国民航大学空中交通管理学院,拼接,中国民航大学空中交通管理学院,投影坐标系按照投影公式，指导某一点的纬度和距离中央经线的经度差，即可求出其直角坐标值。还可以通过投影坐标表查询。,中国民航大学空中交通管理学院,投影特点经线是不平行的直线，纬线是不同心的圆弧中央经线左右2的经线上以及边缘纬线上无失真；大圆航线近似为直线，等角航线为曲线；同一分幅内可以按直线对待。存在长度、角度和面积失真，但失真都在控制范围内。用途百万航图（主要飞行用图之一）,中国民航大学空中交通管理学院,方位投影极地平面投影（AzimuthProjectionorPolarPlaneProjection）投影原理,中国民航大学空中交通管理学院,中国民航大学空中交通管理学院,投影特点经线是放射直线纬线是同心圆纬度越低，间隔越大大圆航线是直线等角航线是螺旋曲线用途极地领航用图标画大圆航线的辅助用图,中国民航大学空中交通管理学院,第四节基本地图作业,地图作业：在航图上确定位置、画航线、量数据等工作叫地图作业。选、拼、标、连、量、注、填,中国民航大学空中交通管理学院,一、航图的选择与拼接航图的选择（飞行性质、飞机速度、航线长短）比例尺：远距、高速、高空小比例尺低空、低速大比例尺通用航空飞行五万分之一或十万分之一地图投影（失真性质、地图作业方便等）兰伯特、高斯克吕格（通用航空）地图的内容地形地物特征准确，有便于识别的显著地标，便于进行地图作业地图的出版日期最新出版；工作中不断充实和修正,中国民航大学空中交通管理学院,航图的拼接找出邻接地图，按照左压右、上压下的方法，将相同度数的经纬线以及航线上主要的线状地标相互对接好,中国民航大学空中交通管理学院,二、标绘基本位置点起点（起飞机场或机场导航点）、转弯点和检查点（显著地标或航路导航点）、终点（着陆机场或机场导航点）机场位置及跑道方向（转化为真方位）转弯点、检查点导航台使用半径5mm红色圆圈或三角形标绘,中国民航大学空中交通管理学院,三、连航线,中国民航大学空中交通管理学院,四、量数据（航线角和距离）量出的航线角的度数为真航线角，要转化为磁航线