地图投影参数说明

1、地图投影参数说明241地图投影的基本要素假东、假北地球椭球面或圆球面是不可展开的曲面，而地图又是一个平面，所以如何将地球表上的点或线表示在地图平面上，就是地图投影的基本问题。地图投影就是建立地球表面上点（地理坐标经度入，纬度$ ）和地图平面上的点（直角坐标x,y）之间的函数关系式：x = F1（ $ ,入）L y = F2（ $,入）实际工作中，为了避免横坐标出现负值，将其起算原点向西移动 FalseEast距离，单位 为米（Metre）;为了避免纵坐标出现负值， 将其起算原点向南移动 FalseNorth距离。所以投 影关系函数可表示为：X = F1（ $ ,入）+ FalseEast1-

2、y = F2（ $ ,入）+ FalseNorth其中FalseEast为投影参数中的假东”数值，单位为米 （Metre） ; FalseNorth为投影 参数中的“假北”数值，单位为米（Metre）。椭球体模型大地测量中，大地水准面所包围的球体称为大地球体。可以一个大小和形状同它极为接近的旋转椭球面来代替：以椭圆的短轴（地轴）为轴旋转而成的椭球面称为地球椭球面。椭球体的元素与公式如下：扁率：f=（a-b）/a第一偏心率 e 2= （a 2-b 2）/a 2第二偏心率：ep2 = （a 2-b 2）/b 2其中：长半径a为赤道半径，短半径 b为极轴半径。椭球体模型长半径a短半径b扁率倒数1/f

3、备注Clarke46356583.8294.9787Clarke1456356514.86955293.465:Bessel1556356078.96284299.1528New In ternatio nal 19676378157.56356772.2298.2496In ternatio nal 1909-2463783886356911.94613297.0:WGS 726378135(6356750.519915298.26Everest34526356075.4133300.80

4、17WGS 6663781456356759.769356298.250GRS 198063781376356752.314298.2572Airy6377563.3966356256.91299.325Everest 194834526356075.4133300.8017Modified Airy6377340.1896356034.448299.325WGS 8463781376356752.314298.257Modified Fischer 19606377304.0636356103.039300.8017Australia n Nati onal6378

5、1606356774.719298.25Krassovsky 193863782456356863.0188298.3Hough 195663782706356794.3435297.0Fischer 196063781666356784.2837298.3Fischer 196863781506356768.337298.3Normal Sphere6370997.06370997.0Walbeck63768966355834.8467302.78Southeast Asia63781556356773.3205298.3IUGG 1975 (Chi na 1980)637814063567

6、55.3041298.257IUGG 198363781366356751.3298.257表1地球椭球体模型参数表曾用的地球椭球体模型不下 30 种。本程序中列出的椭球体数据见表1。最后，本程序还提供了“用户设定椭球模型 项，供用户指定地球椭球体的长、短半径。 我国 1952年以前采用海福特椭球 (该椭球 1924 年被定为国际椭球 )。从 1953年起，改 用克拉索夫斯基 (Krassovsky) 椭球，形成了 1954 年北京坐标系。 1978 年起开始采用国际大 地测量协会(IUGG)所推荐的“ 1975年基本大地数据”中给定的椭球(IUGG 1975)参数，形 成了 1 980年西安

7、坐标系。 因此，地球模型通常应选择 Krassovsky 或 IUGG1975(China 1980) 模型。2.4.2 地图投影的分类由地球椭球面投影到地图平面， 必然引起变形和误差。 根据投影前后的变形性质， 将投 影分为： 等角投影即保角投影，或称正形投影， 地球上任意两线段所组成的角度， 在投影后仍保持不变。 等面积投影一一即保面积投影，地球面上的图形在投影后保持面积不变。 等距离投影一一沿某一主方向的长度(距离)保持不变。 根据投影时投影平面的类型，可将投影分为： 圆锥投影一一纬线投影为同心圆圆弧，经线为圆半径，经线间的夹角与经差成正比。 该投影按变形性质可分为等角、 等面积或等距离

8、圆锥投影； 按投影锥面与椭球体的相对位置 关系可以分为正轴、 横轴或斜轴圆锥投影； 按投影锥面与椭球体相切或相割分为单标准纬线 和双标准纬线圆锥投影。通常，等角圆锥投影称为兰勃特 (Lambert) 正形圆锥投影，双标准 纬线；而正轴等面积割圆锥投影也曾叫亚尔勃斯 (Albers) 投影。正轴圆锥投影中， “中央经线” 为投影纵轴所在的经线； “极点” 是指中央经线上， 投影 坐标原点对应的纬度数值； 当采用双标准纬线时， “割线 1”、“割线 2”分别为北、 南两条标 准纬线；当采用单标准纬线时， “切线”为椭球体上与锥面相切的纬线。 圆柱投影一一纬线投影为一组平行直线，经线为垂直于纬线的另

9、一组平行直线，且两 相邻线之间的距离相等。圆柱投影需指定“中央经线”作为投影纵轴所在的经线，而赤道通 常则作为投影的横轴。 等角圆柱投影亦叫墨卡托投影； 而等角横切椭圆柱投影即是著名的高 斯一克吕格(Gauss-Kruger)投影；等角横割椭圆柱投影也称通用横轴墨卡托(UTM)投影。 方位投影纬线投影为同心圆， 经纬为圆的半径， 且经线间的夹角等于地球面上相 应的经差。 通常， 等面积方位投影称为兰勃特等面积方位投影；等距离方位投影称为波斯托投影。通常，投影类型是由投影面类型和变形性质等参量共同限定； 投影参数则因投影类型不 同而不同。本程序提供的投影类型(见表 2)有：高斯投影，即高斯-克吕

10、格(Gauss-Kruger)投影，在美国又称为横向墨卡托(TransverseMercator, TM) 投影，属于等角横轴切椭圆柱投影。 该投影以中央经线和赤道投影后为坐标轴， 中央经线和赤道交点为坐标原点，纵坐标由坐标原点向北为正，向南为负，规定为X 轴，横坐标从中央经线起算，向东为正，向西为负，规定为 Y 轴。为了控制变形，高斯投影采用分带技术。通常采用6度分带：从180oW经线起，向东每6 度经差为一个投影带，将全球划分为 60 个投影带，编号为 1 至 60，各投影带的中央经线 由L0=6n-3-180计算(n为投影带带号)。一般从80oS向北至84oN的范围内使用该投影，对 于两

11、极地区则采用通用球面极(Universal Polar Stereographic,UPS)投影。该投影常用来制作大比例尺的地图， 已被许多国家作为地形图的数学基础。 我国 1:2.5 1:50 万地形图均 采用 6 度分带高斯投影； 1:1 万及更大比例尺地形图则采用 3度分带，以保证必要的精度。由于高斯投影每一个投影带的坐标都是相对本带坐标原点的相对值，即带内坐标， 因此，在跨投影带使用时需指明带号。在高斯投影坐标系中，为了避免横坐标 Y出现负值，将其起算原点向西移动 500公里，即对横坐标 Y值加上500000米。此外，在计算出来值前面加上 带号，以便标识该点位于何带。例如位于50带之某

12、点，其带内横坐标值 Y= -126568.24米,根据上面的规定，完整的横坐标值Y= 50373431.76米。用户需注意：本程序中高斯投影为任意分带类型，用户需要指明“中央经线”参数。高斯坐标系的X、Y轴正好对应本程序中坐标系的纵轴Y和横轴X。高斯坐标系的横向带内坐标整数部分最多为 6位，纵向最多为7位，故在本程序中，高斯投影横坐标含有带号，即横 向可达8位整数，其中前面 2位为带号，之后的 6位整数及小数为带内坐标。序 号投影名称变形 性质投影参数备注1ead等角方位投影保角投影中心经度L0 ,纬度B02LAEA -等面积方位投影（Lambert 投影）保面积投影中心经度L0 ,纬度B03

13、AE 等距离方位投影（波托斯投影）保距离投影中心经度L0 ,纬度B04UPS - Uni versal Polar Stereographic (通用球面极投影)保角5MER -等角正轴切圆柱投影（Mercator 投影）保角中央经线L06eec等面积正轴切圆柱投影保面积中央经线L07ER -等距离正轴切圆柱投影:保距离:中央经线L08vmer等角横轴切圆柱投影（横轴Mercator投影）保角中央经线L09Eem等面积横轴切圆柱投影保面积中央经线L010Edvc等距离横轴切圆柱投影中央经线L011TM -高斯-克吕格投影(Gauss-Krivger)保角中央经线L012UTM - Un ive

14、rsal Tran sverse Mercator 通用横轴墨卡托投影保角中央经线L013Seac单纬线等角正轴圆锥投影保角中央经线L0，标准纬线B 极点纬度B014LCC -双纬线等角正轴圆锥投影(Lambert Con formal Con ic)保角中央经线L0，极点纬度B0标准纬线B1、B215Seea单纬线等面积正轴圆锥投影保面积中央经线L0，标准纬线B 极点纬度B016ACEA -双纬线等面积正轴圆锥投 影（Albers Conic Equal-Area）保面积中央经线L0，极点纬度B0标准纬线B1、B217EC -单纬线等距离正轴圆锥投影保距离中央经线L0，标准纬线B 极点纬度B

15、018EC -双纬线等距离正轴圆锥投影保距离中央经线L0，极点纬度B0标准纬线B1、B2表2 地图投影类型及参数表双标准纬线等角正轴圆锥投影，也称兰伯特正形圆锥（Lambert Con formal Co nic,LCC）投影。该投影的微分圆投影后仍为圆形。经线为辐射直线，纬线为同心圆圆弧。沿指 定的两条标准纬度线 B1和B2无长度变形。此种投影也叫等角割圆锥投影，常用来编制中、 小比例尺地图。1962年以后，国际上，百万分之一地图采用等角圆锥投影（80oS至84oN范围），而在两极附近地区则采用等角方位投影 （球面极投影）。等角圆锥投影有广泛的应用， 特别适宜于作为中纬度处沿纬度线伸展的制图

16、区域之投影。如我国的分省图为两条标准纬度线B1= 25o, B2= 45o的兰伯特等角圆锥投影。地图分幅为：经差 6 度分幅经差 12 度分幅经差 24 度分幅经差 36 度分幅B1= BS+40分(南纬线)B2 = BN-40分(北纬线)纬度60o以下，纬度差4度 纬度60 760,纬度差4度纬度76 840,纬度差4度纬度84 880,纬度差4度88 900仍为一幅图每幅图内两条标准纬线的纬度：投影后经线是辐射直线,东西图幅可完全拼接,南北图幅有裂隙。我国采用等角割圆锥，其中B1 = PHIS+35分 B2= PHIN-35分双标准纬线等面积正轴圆锥投影，即正轴等面积割圆锥投影，也称亚尔伯

17、斯投影(Albers C0nic Equal-Area, ACEA) 。该投影经纬网的经线为辐射直线, 纬线为同心圆圆弧。 亚 尔伯斯等积圆锥投影的应用在编制一些行政区划图, 人口地图, 地势图等方面应用较广。 如 中国地势图，即是以 B1 = 25度，B2 = 45度的亚尔伯斯等积圆锥投影。单标准纬线等角正轴圆锥投影，即正轴等角切圆锥投影。该投影的投影性质与LCC相同,只是在指定的标准纬度线上没有长度变形。单纬线等面积正轴圆锥投影, 即正轴等面积切圆锥投影。 该投影的投影性质与 ACEA 相同。单纬线等距离正轴圆锥投影(Equidistant Conic, EC )双纬线等距离正轴圆锥投影(

18、Equidistant Conic, EC )。这两种投影沿经线方向的距离均保持不变,其它变形在标准纬线处最小,均为零。通用横轴墨卡托 (Universal Transverse Mercat0r, UTM) 投影, 即等角横轴割椭圆柱投 影，椭圆柱割地球于两条等高圈。该投影将地球从180oW起向东至180oE,每6o经差为一带(斯堪的那维亚及以北地区的带宽例外) ,将全球划分为 60个投影带,带号从 1 至 60。 每个带的中心经线为该带的中央子午线, 所有中央子午线上的比例因子统一定为 0.9996。纬 度方向，从80oS起向北至72oN，每8o用一个字母表示(区号)。中央子午线上的东向距

19、为 500km (坐标原点西移 500 公里)。赤道为北向距起算点(假北距对北半球为 0 米,对南半 球为10,000,000m)。该投影的坐标表示方法类似于我国高斯投影的图幅编号及表示，已被许多国家作为地形图的数学基础，一般用于80oS至84oN的范围内在每个带中，两极地区则采用通用球面极(UPS)投影。对椭球体地球的计算讲, UTM 与高斯投影仅仅只差一个比例因子 k=0.9996。等角正轴切圆柱投影, 即墨卡托投影 (Mercator, MER) ,经纬线投影为互相正交的平行 直线。该投影在航海,航空应用很广。航海图上的等角航线常使用该投影。使用该投影,等 角航线在地图上是一条直线。 值

20、得注意的是, 等角航线是球面上两点间对所有经线保持等方 位角的特殊曲线,不是两点间的最近路线,是一条以极点为渐近点的螺旋曲线。等面积正轴切圆柱投影, 经线和纬线投影后均为相互垂直的平行线。 投影中所有纬线 长度相同, 并随纬度增大, 纬线的间距越来越小。 投影角度变形显著, 实际编图中应用较少。(11) 等距离正轴切圆柱投影，等矩形圆柱投影，也称方格投影(Equirectanglar, ER)。投影后,经纬线互相垂直,且组成相等的方格。该投影适用于沿赤道或沿中央经线伸展的地区, 也可用于编制世界交通图和世界范围的量算格网。(12) 等角横轴切圆柱(横轴Mercator)投影。该投影是把地球看作

21、半径= R的球，如果把地 球看作椭球即为通用横轴墨卡托投影或高斯一克吕格投影。该投影等高圈和垂直圈互相正 交,经纬线为曲线。墨卡托投影因其经线为平行直线,便于显示时区划分,如时区图、航空 图、航海图等。(13) 等面积横轴切圆柱投影，同“等面积正轴切圆柱投影”，只是纵横轴换位。(14) 等距离横轴切圆柱投影，同“等距离正轴切圆柱投影”，只是纵横轴换位。(15) 等角方位投影，也称球面投影。等角方位投影的等角性质是圆投影后仍为圆，常用来作为大比例地图的数学基础，其投影格网在工程和科研方面有应用。正轴投影时， 纬线投影后成为同心圆， 经线投影后成为交于一点的直线束， 两经线间的 夹角与实地经度差相等。