常用地图投影
常用的地图投影
第一节圆锥投影一、圆锥投影的基本概念1．圆锥投影的定义圆锥投影的概念可用图5-1来说明：设想将一个圆锥套在地球椭球上而把地球椭球上的经纬线网投影到圆锥面上，然后沿着某一条母线(经线)将圆锥面切开面展成平面，就得到圆锥投影。
2．圆锥投影的分类①按圆锥面与地球相对位置的不同，可分正轴、横轴、斜轴圆锥投影，见图5－2，但横轴、斜轴圆锥投影实际上很少应用。
所以凡在地图上注明是圆锥投影的，一般都是正轴圆锥投影。
②按标准纬线分为切圆锥投影和割圆锥投影切圆锥投影，视点在球心，纬线投影到圆锥面上仍是圆，不同的纬线投影为不同的圆，这些圆是互相平行的，经线投影为相交于圆锥顶点的一束直线，如果将圆锥沿一条母线剪开展为平面，则呈扇形，其顶角小于360度。
在平面上纬线不再是圆，而是以圆锥顶点为圆心的同心圆弧，经线成为由圆锥顶点向外放射的直线束，经线间的夹角与相应的经差成正比，但比经差小。
在割圆锥投影上，两条纬线投影后没有变形，是双标准纬线，两条割线符合主比例尺，离开这两条标准纬线向外投影变形逐渐增大，离开这两条标准纬线向里投影变形逐渐减小，凡是距标准纬线相等距离的地方，变形数量相等，因此圆锥投影上等变形线与纬线平行。
③圆锥投影按变形性质分为等角、等积和等距圆锥投影三种。
构成圆锥投影需确定纬线的半径ρ和经线间的夹角δ，ρ是纬度的函数用公式表示为。
δ是经差λ的函数。
用公式表示为，对于不同的圆锥投影它是不同的。
但对于某一具体的圆锥投影（），它的值是相同的。
当=1时（圆锥顶角为180 度），为方位投影；=0 时（圆锥体的顶角小到0度），为圆柱投影。
方位投影和圆柱投影都可看成是圆锥投影的特例。
3．基本公式在制图实践中，广泛采用正轴圆锥投影。
对于斜轴、横轴圆锥投影，由于计算时需经过坐标换算，且投影后的经纬形状均为复杂曲线，所以较少应用。
因此本文只研究正轴圆锥投影。
下面研究正轴圆锥投影的一般公式。
圆锥投影中纬线投影后为同心圆圆弧，经线投影后相交于一点的直线束，且夹角与经差成正比见图5-3。
几种常用地图投影
一：等角正切方位投影(球面极地投影) 概念：以极为投影中心,纬线为同心圆，经线为辐射的直线，纬距由中心向外扩大。
变形:投影中央部分的长度和面积变形小，向外变形逐渐增大。
用途:主要用于编绘两极地区，国际1∶100万地形图。
二：等距正割圆锥投影概念：圆锥体面割于球面两条纬线。
变形:纬线呈同心圆弧，经线呈辐射的直线束。
各经线和两标纬无长度变形，即其它纬线均有长度变形，在两标纬间角度、长度和面积变形为负，在两标纬外侧变形为正。
离开标纬愈远，变形的绝对值则愈大。
用途:用于编绘东西方向长，南北方向稍宽地区的地图，如前苏联全图等。
三：等积正割圆锥投影概念:满足ｍｎ＝1条件，即在两标纬间经线长度放大,纬线等倍缩小，两标纬外情况相反。
变形:在标纬上无变形，两标纬间经线长度变形为正，纬线长度变形为负；在两标纬外侧情况相反。
角度变形在标纬附近很小，离标纬愈远，变形则愈大。
用途:编绘东西南北近乎等大的地区，以及要求面积正确的各种自然和社会经济地图。
四：等角正割圆锥投影概念：满足m=n条件，两标纬间经线长度与纬线长度同程度的缩小，两标纬外同程度的放大。
变形：在标纬上无变形，两标纬间变形为负，标纬外变形为正，离标纬愈远，变形绝对值则愈大。
用途：用于要求方向正确的自然地图、风向图、洋流图、航空图，以及要求形状相似的区域地图；并广泛用于制作各种比例尺的地形图的数学基础。
如我国在1949年前测制的1∶5万地形图，法国、比利时、西班牙等国家亦曾用它作地形图数学基础，二次大战后美国用它编制1∶100万航空图。
五：等角正切圆柱投影——墨卡托投影概念：圆柱体面切于赤道，按等角条件，将经纬线投影到圆柱体面上，沿某一母线将圆柱体面剖开，展成平面而形成的投影。
是由荷兰制图学家墨卡托（生于今比利时）于1569年创拟的，故又称（墨卡托投影）。
变形：经线为等间距的平行直线，纬线为非等间距垂直于经线的平行直线。
离赤道愈远，纬线的间距愈大。
纬度60°以上变形急剧增大，极点处为无穷大，面积亦随之增大，且与纬线长度增大倍数的平方成正比，致使原来只有南美洲面积1/9的位于高纬度的格陵兰岛，在图上比南美洲大。
第四节常见的地图投影
（3）高斯-克吕格投影 ）高斯为了提高地图的精确度，数学家高 斯和地图学家克吕格设计了一套方案。 每次投影，只使用中央经线两侧3 每次投影，只使用中央经线两侧3º范 围内的图，即一次投影的宽度为6 围内的图，即一次投影的宽度为6°， 全球投影60次，形成60个投影带，东 全球投影60次，形成60个投影带，东 西半球各30个带，以赤道为轴线，把 西半球各30个带，以赤道为轴线，把 这些带连接在一起，形成一个类似西 瓜切开形态的分瓣投影，称为高斯瓜切开形态的分瓣投影，称为高斯-克 吕格投影。带的编号从本初子午线向 东，第一带的中央经线是3 东，第一带的中央经线是3°经线。
2、横轴圆柱投影 圆柱轴与地轴垂直，一个经 圈与圆柱内侧相切。
(1)经纬网形状 (1)经纬网形状 与圆柱相切的经线投影成直线，长度比为 1，称中央经线，其它经线为对称于中央经线 的曲线，所有经线交于极点。赤道投影成垂 直于中央经线的直线，其它纬线为对称于赤 道的曲线。
（2）变形规律
中央经线不变形，离中央经线越远 变形越大。 等高圈为平行于中央经线的直线， 即等变形线平行于中央经线，垂直圈 垂直于中央经线，即从中央经线向两 侧变形增大。与中央经线经差90º 侧变形增大。与中央经线经差90º的经 线变形为无穷大。 离中央经线越远的图形使用价值越 小。
（2）变形规律
纬线上的长度比n=1/cosφ 纬线上的长度比n=1/cosφ，等角性 质的投影n=m， 质的投影n=m，相同纬差的两纬线间的 间距向高纬增大。等积投影mn=1， 间距向高纬增大。等积投影mn=1，相 mn=1 同纬差的两纬线间距向高纬变小。等距 投影m=1， 投影m=1，纬线间距不变。 等高圈（等变形线）就是纬线，垂直 圈（变形增大的方向）就是经线。
再看平射方位投影，经线上的长度比m 再看平射方位投影，经线上的长度比m、 纬线上的长度比n 纬线上的长度比n都是纬度的函数，与经度 没关系。即纬度相等，长度比相等，等变 形线与纬线平行，也可以说等变形线就是 纬线。切点长度比为1 纬线。切点长度比为1，是不变形的点，向 外变形增大，经线是变形增大的方向。 球心投影，经线上的长度比m 球心投影，经线上的长度比m、纬线上 的长度比n 的长度比n也都只是纬度的函数，与经度无 关。同样，纬线就是等变形线，切点不变 形，经线是变形增大的方向。
常用的几种地图投影
在这些公式中略去六次以上各项的 原因，是因为这些值不超过0.005m，这 样在制图上是能满足精度要求的。实用 上将化为弧度，并以秒为单位，得：
xs y
"
N
"2
2
"2
sin cos
"3
N
"4
24
"4
sin cos3 (5 tan 2 9 2 4 4 )
2
1 n ,m r n P 1, tan(45 ) a 4
四、等距离圆锥投影 正轴等距离圆锥投影沿经线保持等 距离，即 m 1 ，根据此条件可推导出 正轴等距离投影的公式。
, c s x s cos , y sin (c s) a b m 1, P n , sin r r 2 ab
式中： 为纬线投影半径，函数 f 取决
于投影的性质(等角、等积或等距离投
影)，它仅随纬度的变化而变化； 是地
球椭球面上两条经线的夹角； 是两条 常数。
经线夹角在平面上的投影； 是小于1的
在正轴圆锥投影中，经纬线投影后正
交，故经纬线方向就是主方向。因此经
纬线长度比(
m, n )也就是极值长度比
二、圆柱投影的分类 圆柱投影可以按变形性质而分为等 角、等面积和任意投影(其中主要是等距 离投影)见图。此外尚有所谓透视圆柱投 影，其特点是建立x坐标的方法不同，从 变形性质上看，也是属于任意投影。见
图5－10
按“圆柱面”与地球不同的相对位臵 可分为正轴、斜轴和横轴投影。又因 “圆柱面”与地球球体相切(于一个大圆) 或相割(于两个小圆)而分为切圆柱或割 圆柱投影。见图5－11，5－12。
测绘中常用的地图投影方法介绍
测绘中常用的地图投影方法介绍地图投影是地图制作中不可或缺的一部分，它将地球的曲面投影到一个平面上。
在测绘学中，有许多不同的地图投影方法，每一种方法都有自己的特点和适用范围。
本文将介绍一些常用的地图投影方法。
一、正轴等积圆柱投影法正轴等积圆柱投影法是最早出现的地图投影方法之一。
它以一个圆柱体为投影面，将地球的表面投影到圆柱体上，再展开成一个平面地图。
这种投影方法保持了等积性，即相等面积的地图上的面积在实际地球上也是相等的。
这使得正轴等积圆柱投影法在制作区域较大的地图时非常有用。
然而，在投影过程中，经纬度线不再是直线，而是弯曲的。
因此，这种投影方法在导航和航海等领域的应用相对较少。
二、墨卡托投影法墨卡托投影法是目前应用最广泛的地图投影方法之一。
它以一个圆柱体为投影面，将地球的表面投影到圆柱体上，再展开成一个平面地图。
与正轴等积圆柱投影法不同，墨卡托投影法保持了等角性，即相等角度的地图上的角度在实际地球上也是相等的。
这使得墨卡托投影法在导航和地图浏览等领域广受欢迎。
此外，墨卡托投影法也可以用于制作世界地图，因为它能够较为准确地展示各个地区的形状和比例关系。
三、兰勃托投影法兰勃托投影法是一种圆锥投影方法，它以一个圆锥体为投影面，将地球的表面投影到圆锥体上，再展开成一个平面地图。
兰勃托投影法保持了等距性，即相等距离的地图上的距离在实际地球上也是相等的。
这使得兰勃托投影法在制作航空地图和地理信息系统等领域得到广泛应用。
然而，由于地球是一个几乎球体状的物体，圆锥体无法完全覆盖地球的各个地区，因此在使用兰勃托投影法时需要选择合适的投影中心和标准纬度，以确保地图的准确性和正确性。
四、极射赤面投影法极射赤面投影法是一种特殊的地图投影方法，它以地球的南极或北极为投影中心，将地球的表面投影到一个平面上。
在这种投影方法中，赤道直径上的距离得以保持不变，而纬度线则以放射状的形式展开。
极射赤面投影法在制作地图时可以保持地球的真实形状，但是在极地地区附近的区域会有较大的变形。
第二章下 常用地图投影
（2）变形规律
切点没变形，离切点越远，变形越 大。 等变形线是以切点为圆心的同心圆。 切点向任意一点的方位角没变形。
斜轴等积方位投影
（3）用途
主要用于绘制水、陆半球，除非洲、南极洲以外的各 大洲（例如亚洲、欧洲、大洋洲、北美洲、南美洲）。 适合中高纬地区呈圆形区域的国家或地区。（例如包 含南海诸岛的中国全国）
（2）经纬线形状
纬线投影成一组平行直 线，经线投影成与纬线垂 直的平行直线。 纬线间距，从赤道向两极 放大，经线间距相等。
（3）变形特点
角度没有变形。 赤道没有变形，离赤道越远，面积变形越大。 等变形线是平行于纬线的直线。
（4）用途
常用于绘制世界时区图、世界交通图。 适合绘制赤道附近沿东西延伸的国家或地区 由于等角航线投影为直线，所以广泛用来绘制 海图。
2、正轴割圆锥投影（南海诸岛作插图的中国全图）
正轴等角割圆锥投影(Lambert conformal projection兰勃特) 正轴等积割圆锥投影(Albers projection亚尔勃斯)
（1）投影的几何概念
以圆锥投影作为投影面，使圆锥面与球面相割 （两条割线为标准线），按等角或等积条件将球面 上的经纬线投影到圆锥面上，然后将圆锥面展为平 面而成。
纬线投影为同心圆弧，经线投影为放射状直线。纬 线间隔从标准纬线向南向北是逐渐缩小的。
（3）变形规律
①两条标准线没有变形，离标 准线越远变形越大。 ②等变形线是平行于纬线的圆 弧。 ③在两条标准线之间，长度比 小于 1 ，为负变形；而在两 条标准线之外，长度比大于 1，为正变形。
中国地图（南海诸岛作插图）的标准线： ϕ 1=25°，ϕ 2=45/47°
三种常用地图投影介绍地理ppt
λ
椭球面上经线的夹角
m d Md
α
小于1的常数
n
r
sin a b
2 ab
或者：
tan 45 a
4 b
6
思考： 正轴圆锥投影的变形主要受什么因素影响？
7
2、双标准纬线等角圆锥投影
8
投影公式：
K U
,
x s cos
y sin
m
n
3
正轴：圆锥轴与地轴重合 横轴：圆锥轴与地轴垂直 斜轴：圆锥轴与地轴斜交
横轴、斜轴圆锥投影实际上很少应用。 凡在地图上注明是圆锥投影的，一般都是正轴圆锥投影。
4
对正轴圆锥投影，设区域中央经线投影作为X轴， 区域最低纬线与中央经线交点为原点。
5
1、圆锥投影（正轴）的一般公式：
f
x s cos y sin
由于每幅图的纬差仅为4°，因此投影的变形极小，长度变形 在边纬与中纬上为±0.030％，面积变形约为长度变形的两倍。
14
拼接裂隙： 投影的特点决定了：
图幅的东西方向拼接不会产 生裂隙；但南北方向拼接时， 因投影带不同，会产生裂隙。
裂隙距 裂隙角 图幅经差 L 边长 当纬度较低时，裂隙角增大， L也增大，裂隙距自然也增大。
r
K
rU
P
m2
n2
K
rU
2
0
α, K 均为投影常数：
lg r1 lg r2
lg U2 lg U1
K
r1U1
r2U
2
tan 45
U
2 ,sin e sin
tane 45
2
9
面积比等 变形线
3.3常用地图投影
摩尔维特投影常用来编制世界，大洋图，由于离中央 经线经差±900的经线是一个圆，且圆面积恰好等于半 球面积，因此，该投影也用来编制东、西半球地图。
4、分瓣伪圆柱投影
——古德投（Goode
•
Projection）
1923年美国地理学家古德（J.Paul Goode）提出了一种对伪圆柱投影进行分 瓣的投影方法，即古德投影。 • 全图被分成几瓣，各瓣通过赤道连接在 一起，地图上仍无面积变形，核心区域的 长度、角度变形和相应的伪圆柱投影相比 明显减小，但投影的图形却出现了明显的 裂缝，这种尽量减少投影变形，而不惜图 面的连续性是古德投影的重要特征
17
3、伪圆柱投影
（1）桑逊投影（Sanson Projection）
•
桑逊投影是一种经线为正炫曲线的正轴等 积伪圆柱投影，又称桑逊-弗兰斯蒂德 （Sanson- Flamsteed）投影。该投影的纬线 为间隔相等的平行直线，经线为对称于中央经 线的正弦曲线（图2-27）。中央经线长度比为 1，即m0＝1，且n=1， p=1。桑逊投影为等面 积投影，赤道和中央经线是两条没有变形的线， 离开这两条线越远，长度、角度变形越大。因 此，该投影中心部分变形较小，除用于编制世 界地图外，更适合编制赤道附近南北延伸地区 的地图，如非洲、南美洲地图等。
• 彭纳投影 4、伪圆柱投影
3.3.3 中国地图常用投影
斜轴方位投影
正轴割圆锥投影
1、斜轴方位投影
（1）斜轴等积方位投影 全中国地图，亚洲地图，半球地图 （2）斜轴等角割方位投影 中国全图 （3）斜轴等距方位投影 行政区图，交通地图
2、正轴割圆锥投影
1）正轴等角割圆锥投影 全中国及各省或大区域的地势图、气象 图与气候图，专题图。 2）正轴等积割圆锥投影 行政区划图、土地利用图、土壤图。森 林分布图。 3）正轴等距割圆锥投影 交通图及要求距离不变形的图
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常用的几种地图投影
世界地图常用投影
一、墨卡托投影（等角正切圆柱投影）
投影方法：圆柱投影。
经线彼此平行且间距相等。
纬线也彼此平行，但离极
点越近，其间距越大。
不能显示极点。
应用：
标准海上航线图（方向）。
其他定向使用：航空旅行、风向、洋流。
等角世界地图。
此投影的等角属性最适合用于赤道附近地区，例如，印尼和太平洋部分地区。
特点：形状等角。
由于该投影维持局部角度关系不变，所以能很好地描绘微
小形状。
面积明显变形
方向保持了方向和相互位置关系的正确
距离沿赤道或沿割纬线的比例是真实的。
局限：在墨卡托投影上无法表示极点。
可以对所有经线进行投影，但纬度的上下限约为80° N 和80° S。
大面积变形使得墨卡托投影不适用于常规地理世界地图。
墨卡托投影坐标系：取零子午线或自定义原点经线(L0)与赤道交点的投影为原点，零子午线或自定义原点经线的投影为纵坐标X轴，赤道的投影为横坐标Y轴，构成墨卡托平面直角坐标系。
二、桑逊投影（正轴等积伪圆柱投影）
应用：除用于编制世界地图外，更适合编制赤道附近南北延伸地区的地图，
如非洲、南美洲地图等
特点：该投影的纬线为间隔相等的平行直线，经线为对称于中央经线的正
弦曲线,是等面积投影，赤道和中央经线是两条没有变形的线，离开这两条
线越远，长度、角度变形越大。
因此，该投影中心部分变形较小。
三、摩尔维特投影（伪圆柱等积投影）
投影方法：伪圆柱等积投影。
所有纬线都是直线，所有经线都是等间距的椭圆弧。
唯一例外的是中央子午线，中央子午线是直线。
极点是点。
应用：适用于绘制世界专题或分布地图，经常采用不连续的形式。
将其与正弦曲线投影组合使用可创造出古蒂等面积和博格斯投影。
属性：形状在中央子午线和40°44' N 与40°44' S 纬线的交点处，形状未发
生变形。
向外离这些点越远，变形越严重，在投影边处变形严重。
面积等积。
方向仅在中央子午线和40°44' N 与40°44' S 纬线的交点处，局部角度才是真实的。
在其他位置，方向均发生了变形。
距离沿纬度40°44' N 和40°44' S，比例是真实的。
变形程度将随离这些线距离的增加而增大，在投影边处变形严重。
局限：仅用作世界地图。
四、古德投影
投影方法：古蒂等面积投影是摩尔维特投影与正弦曲线投影的组合投
影。
摩尔维特投影适用于大约40°44' 以北和-40°44' 以南的区域。
正弦曲线投影适用于这两个纬度值之间的地球赤道区域。
这两种投影
都是等积伪圆柱投影。
由于这两种投影都是不连续投影，因此，要么
大陆板块（南极洲除外）相连，要么海洋相连。
应用：该投影适用于等积世界地图，主要用于栅格数据。
特点：形状在不连续裂片的中央子午线沿线和正弦曲线部分（+/-40° 44' 之间）的赤道沿线不发生变形。
面积可准确表示面积。
方向在裂片中央子午线沿线和正弦曲线部分的赤道沿线，局部角度是正确的，但在其他位置局部角度会发生变形。
距离在正弦曲线部分（+/-40° 44' 之间）的所有纬线沿线和投影中各裂片的中央子午线沿线，比例是准确的。
局限：仅适用于世界地图。
半球、分洲、分国常用投影
五、方位投影
应用：
正轴等积方位投影－－南北两极图
横轴等距方位投影、横轴等积方位投影－－东西半球图
斜轴等积方位投影－－水陆半球图，亚洲、欧亚、北美洲、拉丁美洲、大洋洲地图及全球航空图
斜轴等距方位投影－－以机场为投影中心的航行半径图、以震中为投影中心的地震影响范围图、以大城市为投影中心的交通等时线图
特点：在投影平面上，由投影中心（平面与球面相切的切点，或平面与球面相割的割线的圆心）向各方向的方位角与实
地相等，其等变形线是以投影中心为圆心的同心圆。
因此，这种投影适合作区域轮廓大致为圆形的地图。
六、彭纳投影（等积伪圆锥投影）
应用：常用于中纬度地区小比例尺地图。
如我国出版的《世界地图集》中的
亚洲政区图，英国《泰晤士世界地图集》中的澳大利亚与西南太平洋地图
特点：纬线为同心圆弧，圆心位于中央经线上；
经线以及一根特殊的标准纬线保持为直线，其余经线为对称于中央经
线的曲线。
与实际面积相等，没有面积变形；中央经线及标准纬线没有变形，离
这两条线越远，变形越大。
七、兰伯特投影（等角圆锥投影）
投影方法：圆锥投影通常基于两条标准纬线，从而使其成为割投影。
超过标准纬线的纬度间距将增加。
也可使用单条标准纬线和比例尺因子定义。
应用：适于编制处于中纬地区沿纬线方向东西延伸地域的地图。
特点：形状所有经纬网格以90°相交。
将保留较小的形状。
面积接近标准纬线的变形最小。
面积比例尺在标准纬线之间减小，
在标准纬线之外增大。
方向由于保形性，局角度始终是准确的。
距离沿标准纬线的比例尺为正确比例尺。
比例尺在纬线之间减小，
在纬线之外增大。
局限：总的纬度范围不应超过35°。
b
兰勃特等角投影坐标系：
以图幅的原点经线（一般是中央经线L0）作纵坐标X轴，原点经线与原点纬线（一般是最南端纬线）的交点作为原点，过此点的切线作为横坐标Y轴，构成兰勃特平面直角坐标系
地形图常用投影
八、高斯-克吕格投影（等角横切椭圆柱投影、横轴等角墨卡托投影）
应用：我国现行的大于1:50万地形图都采用高斯-克吕格投影。
美国国家平面坐标系统将此投影用于主要为北-南分布的区域。
特点：形状等角。
小形状保持不变。
较大的形状随着离中央子
午线距离的增加变形越来越明显。
面积变形程度随着距中央子午线距离的增加而增大。
方向在任何位置局部角均精确。
距离如果比例尺因子为1.0，则沿中央子午线的比例准确。
如果
它小于 1.0，则将有两条具有精确比例尺的直线，且在中央子
午线两侧保持等距离。
缺点：面积变形比其他投影大，只有在小面积内可保持形状和
实际相似。
九、UTM投影（横轴等角割圆柱投影）
应用：用于比例尺为1:100,000 的美国地形地图方格。
许多国家/地区使用基于现行官方地理坐标系的地方UTM 区域。
前苏联的大比例尺地形制图。
特点：形状等角。
精确表示小形状。
较大形状在区域内的变形最小。
面积各UTM 区域内的变形最小。
方向局部角度真实。
距离沿中央子午线方向的比例恒定不变，但比例尺因子为0.9996 时可以减小各
区域内的横向变形。
使用该比例尺因子时，与中央子午线平行且位于中央子午线
以东和以西180 千米处的线的比例尺因子为一。
局限：针对各区域内比例误差不超出0.1% 的应用而设计。
对于跨越多个UTM 区域的地区，误差和变形程度将增加。
UTM 不是为跨越多个区域的地区而设计的。
高斯-克吕格投影坐标系与UTM投影坐标系：
高斯- 克吕格投影与UTM投影是按分带方法各自进行投影，故各带坐标成独立系统。
以中央经线（L0）投影为纵轴X，赤道投影为横轴Y，两轴交点即为各带的坐标原点。