谷歌地图的级别与对应比例尺及分辨率探究
墨卡托投影、地理坐标系、地面分辨率、地图比例尺
墨卡托投影、地理坐标系、地⾯分辨率、地图⽐例尺GIS理论（墨卡托投影、地理坐标系、地⾯分辨率、地图⽐例尺、Bing Maps Tile System） 墨卡托投影（Mercator Projection），⼜名“等⾓正轴圆柱投影”，荷兰地图学家墨卡托（Mercator）在1569年拟定，假设地球被围在⼀个中空的圆柱⾥，其⾚道与圆柱相接触，然后再假想地球中⼼有⼀盏灯，把球⾯上的图形投影到圆柱体上，再把圆柱体展开，这就是⼀幅标准纬线为零度（即⾚道）的“墨卡托投影”绘制出的世界地图。
⼀、墨卡托投影坐标系（Mercator Projection） 墨卡托投影以整个世界范围，⾚道作为标准纬线，本初⼦午线作为中央经线，两者交点为坐标原点，向东向北为正，向西向南为负。
南北极在地图的正下、上⽅，⽽东西⽅向处于地图的正右、左。
由于Mercator Projection在两极附近是趋于⽆限值得，因此它并没完整展现了整个世界，地图上最⾼纬度是85.05度。
为了简化计算，我们采⽤球形映射，⽽不是椭球体形状。
虽然采⽤Mercator Projection只是为了⽅便展⽰地图，需要知道的是，这种映射会给Y轴⽅向带来0.33%的误差。
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------earthRadius =637813720037508.3427892 = earthRadius * (math.pi - 0)85.05112877980659 = (math.atan(math.exp(aa / earthRadius))-math.pi/4)*2 * 180 / math.piimage = 512 * 512groundResolution(1 level) = (20037508.3427892 * 2) / 512 = 78271.516964screendpi = 96mapScale = groundResolution * 96 / 0.0254 = 295829355.455--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 由于⾚道半径为6378137⽶，则⾚道周长为2*PI*r = 20037508.3427892，因此X轴的取值范围：[-20037508.3427892,20037508.3427892]。
谷歌地球简介及用途
谷歌地球
在选点的时候通常借助地形图，即先在图上把点位大致确定下来，然后经过实地踏勘最终确定点位，这种方法可能会有一定的偏差，有的测区可能没有地形图，这对图上选点来说很困难，我们可以把目光投向谷歌地球。
谷歌地球是一款Google公司开发的虚拟地球仪软件，它同时把航空照片、卫星照片和GIS布置在一个地球的三维模型上。
Google Earth上的全球地貌影像分辨率至少是100米，通常为30米，针对大城市、有名的风景区、建筑物区域会提供分辨率为1m和0.5m的高精度影像。
谷歌地球的丰富的功能为初期设计提供了方便。
我们可以把事先设计好的工程数据导入到谷歌地球，就可以得到一个直观的三维视图模拟场景，通过这些近乎真实的场景对我们的设计进行检查和调整，这样可以大大减少在具体施工时所遇到的困难。
尤其是对线路选点来说优势更加明显，我们把设计好的线路展绘在谷歌地球上，借助谷歌地球高清晰的图像对线路进行查看，甚至可以模拟飞行查看，相当于线路已经建成，周边的地貌、地物一目了然。
谷歌地球数据更新快，时效性高，如果对谷歌地球利用得当，在某些区域可以取代传统的地形图，节省了大量的人力、物力。
谷歌地图的级别与对应比例尺及分辨率探究
谷歌地图的级别与对应比例尺及分辨率探究谷歌推出的免费在线卫星地图、电子地图也已经有些年头了，无论是出于个人爱好还是商业目的，大家都在分享谷歌提供的这份丰盛的免费午餐。
至于如何获取谷歌的免费地图，这个不用多讲，百度一下就能找到各种谷歌地图下载器工具。
以截屏方式获取的，或直接从谷歌服务器上下载的，收费的，免费的，应用尽有，这个不是今天我们要讨论的主题！谷歌的免费地图是容易下载的，但没有哪款地图下载器工具是有比例显示的，这个问题很严重！即便是简单的应用，如打印个挂图什么的也需要有比例尺作参照，如果要作深层次的专业应用，比例尺就更重要了，是必须的，也是必不可缺少的。
目前谷歌地图大概分为22个层级（国内一般只到20级，国外有20级以上的），每个层级比例尺不相同，如果我们能知道每个图层的比例尺对于我们下载来说也是件很轻松的事，可以直接选择下载适合自已应用比例的层级，何乐而不为？为了方便他人，也方便自已，今天就来分析解决这一问题：探究谷歌地图各层级的对应比例尺和分辨率！一、什么是比例尺？比例尺是表示图上距离比实地距离缩小的程度，也叫缩尺。
公式为：比例尺=图上距离/实地距离。
比例尺有三种表示方法:数字式，线段式，和文字式。
三种表示方法可以互换。
根据地图的用途，所表示地区范围的大小、图幅的大小和表示内容的详略等不同情况，制图选用的比例尺有大有小。
地图比例尺中,通常大于二十万分之一的地图称为大比例尺地图；比例尺介于二十万分之一至一百万分之一之间的地图，称为中比例尺地图；比例尺小于一百万分之一的地图，称为小比例尺地图。
在同样图幅上，比例尺越大，地图所表示的范围越小，图内表示的内容越详细，精度越高；比例尺越小，地图上所表示的范围越大，反映的内容越简略，精确度越低。
一般讲，大比例尺地图，内容详细，几何精度高，可用于图上测量。
小比例尺地图，内容概括性强，不宜于进行图上测量。
二、什么是分辨率我们这里探讨的分辨率是指卫星影像分辨率。
Google 地图切片URL地址解析
[置顶][置顶]Google 地图切片URL地址解析分类：GIS 2012-05-19 11:56 8564人阅读评论(4) 收藏举报googleurlchromeserviceweb目录(?)[+]一、Google地图切片的投影方式及瓦片索引机制1.Google地图采用的是Web墨卡托投影（如下图），为了方便忽略了两极变形较大的地区，把世界地图做成了一个边长等于赤道周长的正方形（赤道长度为6378137米），原点在正方形中心，即经纬度为（0,0）处。
Web墨卡托投影的X，Y坐标取值范围为：[-20037508.3427892,20037508.3427892]，对应的经度取值范围为[-180,180]，对应的纬度范围则为[-85.05112877980659，85.05112877980659]。
具体投影解释请参考墨卡托投影：2.Google 地图的索引机制是TMS(Tile Map Service) 规范的一个变种，其地图瓦片如下图进行索引：Google 瓦片坐标系：把地球投影后形成的正方形划分为2 的level(缩放级别) 次幂个地图瓦片，原点在左上角，类似于像素坐标系；详细解释参见Google MapsAPI 文档。
TMS瓦片坐标系：TMS与Google的地图瓦片切割方法相同，不同的是TMS的原点在左下角。
转换关系：TMS 与Google 坐标系的X 、Z是相等的，Y 的转换关系为：Y(TMS) + Y(Google) = Math.pow(2，zoom) - 1注：关于投影和瓦片索引机制强烈推荐阅读：Tiles à la Google Maps: Coordinates, Tile Bounds and Projection，文中详细分析了地图瓦片涉及各类坐标的转换关系及具体算法，包括瓦片坐标（Google、TMS、Bing QuadTree）、像素坐标、WGS84 经纬度、Mercator 投影平面坐标等。
Google map地图坐标系
Google map地图坐标系Google map地图坐标系部分：【转自/e/405020224.htm 童杨辉的博客】中国网络有一天没一天的。
还是全文转过来——-分割线—–以下是主要内容——Google Maps地图投影全解析Google Maps、Virtual Earth等网络地理所使用的地图投影，常被称作Web Mercator或Spherical Mercator，它与常规墨卡托投影的主要区别就是把地球模拟为球体而非椭球体。
建议先对地图投影知识做一个基本的了解，《地图投影为什么》。
什么是墨卡托投影？墨卡托(Mercator)投影，又名”等角正轴圆柱投影”，荷兰地图学家墨卡托（Mercator）在1569年拟定，假设地球被围在一个中空的圆柱 里，其赤道与圆柱相接触，然后再假想地球中心有一盏灯，把球面上的图形投影到圆柱体上，再把圆柱体展开，这就是一幅标准纬线为零度（即赤道）的”墨卡托投 影”绘制出的世界地图。
从球到平面，肯定有个转换公式，这里就不再罗列。
Google们为什么选择墨卡托投影？墨卡托投影的”等角”特性，保证了对象的形状的不变行，正方形的物体投影后不会变为长方形。
”等角”也保证了方向和相互位置的正确性，因此在航海和航空中常常应用，而Google们在计算人们查询地物的方向时不会出错。
墨卡托投影的”圆柱”特性，保证了南北（纬线）和东西（经线）都是平行直线，并且相互垂直。
而且经线间隔是相同的，纬线间隔从标准纬线（此处是赤道，也可能是其他纬线）向两级逐渐增大。
但是，”等角”不可避免的带来的面积的巨大变形，特别是两极地区，明显的如格陵兰岛比实际面积扩大了N倍。
不过要是去两极地区探险或可靠的同志们，一般有更详细的资料，不会来查看网络地图的，这个不要紧。
为什么是圆形球体，而非椭球体？这说来简单，仅仅是由于实现的方便，和计算上的简单，精度理论上差别0.33%之内，特别是比例尺越大，地物更详细的时候，差别基本可以忽略。
浅谈Google earth
简介
Google地球（Google Earth）是一款 地球（ 地球 ）是一款Google公司开发的 公司开发的 虚拟地球仪软件， 它把卫星照片、航空照相和GIS布置在 虚拟地球仪软件， 它把卫星照片、航空照相和 布置在 一个地球的三维模型上。 一个地球的三维模型上。 Google Earth于2005年向全球推出，被“PC 世界杂 Earth于2005年向全球推出 年向全球推出， 评为2005年全球 年全球100种最佳新产品之一。用户们可以 种最佳新产品之一。 志”评为 年全球 种最佳新产品之一 通过一个下载到自己电脑上的客户端软件，免费浏览全球 通过一个下载到自己电脑上的客户端软件， 各地的高清晰度卫星图片。 各地的高清晰度卫星图片。 Google Earth使用了公共领域的图片、受许可的航 使用了公共领域的图片、 使用了公共领域的图片 空照相图片、 空照相图片、KeyHole间谍卫星的图片和很多其他卫星所 间谍卫星的图片和很多其他卫星所 拍摄的城镇照片。甚至连Google Maps没有提供的图片 拍摄的城镇照片。甚至连 没有提供的图片 都有。分为免费版与专业版两种。 都有。分为免费版与专业版两种。
2004年10月27日Google宣布收购了 年 月 日 宣布收购了 Keyhole公司，并于 年6月推出了 公司， 公司 并于05年 月推出了 Google Earth系列软件。整体来说 系列软件。 系列软件 整体来说Google Earth和以前的 和以前的Keyhole并没有什么太大的 和以前的 并没有什么太大的 差别（影像数据、功能都差不多， 差别（影像数据、功能都差不多，只是界 面作了调整）－－但与Keyhole的运营思路 ）－－但与 面作了调整）－－但与 的运营思路 不同的是， 将最基本版本的Google 不同的是，Google将最基本版本的 将最基本版本的 Earth定义为 定义为Free软件，可以不限时间地自 软件， 定义为 软件 由使用，而相应的Keyhole以前只允许试用 由使用，而相应的 以前只允许试用 7天而已、更怄气的是它的试用版面的主界 天而已、 天而已 面上一直有个大大的“ 水印， 面上一直有个大大的“TRIAL MODE”水印， 水印 让人实在不爽）－－ ）－－在这二点上的确可以 让人实在不爽）－－在这二点上的确可以 看出Google公司的远视之处 看出 公司的远视之处
谷歌卫星影像地图各级比例尺及空间分辨率列表
谷歌卫星影像地图各级比例尺及空间分辨率列表
级别实际距离像素图上距离图像分辨率比例尺空间分辨率第2级5000公里70 2.47厘米72dpi2亿：171公里第3级2000公里55 1.94厘米72dpi1亿：136公里第4级2000公里115 4.06厘米72dpi5千万：117公里
第5级1000公里115 4.06厘米72dpi 2.5千万：19公里第6级500公里115 4.06厘米72dpi 1.2千万：14公里第7级200公里91 3.21厘米72dpi6百万：12公里第8级100公里176 6.21厘米72dpi160万：1568米第9级50公里91 3.21厘米72dpi155万：1549米第10级20公里72 2.54厘米72dpi80万：1278米第11级10公里72 2.54厘米72dpi40万：1139米
第12级5公里72 2.54厘米72dpi20万：169米第13级2公里57 2.01厘米72dpi10万：135米第14级2公里118 4.16厘米72dpi5万：117米第15级1公里118 4.16厘米72dpi 2.5万：18米
第16级500米118 4.16厘米72dpi 1.2万：14米
第17级200米93 3.28厘米72dpi2300：1 2.15米第18级100米93 3.28厘米72dpi3000:1 1.07米
第19级50米93 3.28厘米72dpi1500:10.54米第20级20米74 2.61厘米72dpi800：10.27米
第21级10米72 2.54厘米72dip393.70(1000/2.54)0.138(10/72)米/像素第22级5米72 2.54厘米72dip196.85(500/2.54)0.0694(5/72)米/像素。
GOOGLE地图各级分辨率
各级比例尺及空间分辨率列表
三、如何获取谷歌地图比例尺和分辨率
打开Google Map ，在页面的左下方我们可以看到，如下图所示的比例尺。
如图所示，左边是级别控制区，每个刻度对应一个级别，最下方是第二级，这里我们的
当前截图的级别是第11级。
图中的左下方是显示的比例尺，这个不是标准意义的比例尺, 但它表达了当前一个距离所代表的像素个数，这里是10公里对应72个像素。
对应的像素值可以通过截取刻度之间的图片到看图软件中查看，这里我们放到Photoshop中，如下图所示。
三適靡也
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点击图像'菜单中的图像大小”显示如下对话框，可以得知10公里对应的宽度值为72像素，图像实际距离为 2.54厘米，图像分辨率为72dpi（像素/英寸）。
综合以上参数，我们可以推算出此图像的比例尺和空间分辨率如下：
*比例尺
10公里=1000000 厘米
1000000 /2.54=393700 ，约为40 万：1
*空间分辨率
10公里=10000 米
10000/72=138.888888 （米/像素），约等于139 米/像素。
用此方法，我们可以推算出各级比例尺和分辨率，由于投影变形和纬度值不同，可能不同地方的比例尺会有一定差异，这里计算出的比例尺和分辨率仅以成都为例，仅供参考！。
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谷歌地图的级别与对应比例尺及分辨率探究
谷歌推出的免费在线卫星地图、电子地图也已经有些年头了，无论是出于个人爱好还是商业目的，大家都在分享谷歌提供的这份丰盛的免费午餐。
至于如何获取谷歌的免费地图，这个不用多讲，百度一下就能找到各种谷歌地图下载器工具。
以截屏方式获取的，或直接从谷歌服务器上下载的，收费的，免费的，应用尽有，这个不是今天我们要讨论的主题！
谷歌的免费地图是容易下载的，但没有哪款地图下载器工具是有比例显示的，这个问题很严重！即便是简单的应用，如打印个挂图什么的也需要有比例尺作参照，如果要作深层次的专业应用，比例尺就更重要了，是必须的，也是必不可缺少的。
目前谷歌地图大概分为22个层级（国内一般只到20级，国外有20级以上的），每个层级比例尺不相同，如果我们能知道每个图层的比例尺对于我们下载来说也是件很轻松的事，可以直接选择下载适合自已应用比例的层级，何乐而不为？
为了方便他人，也方便自已，今天就来分析解决这一问题：探究谷歌地图各层级的对应比例尺和分辨率！
一、什么是比例尺？
比例尺是表示图上距离比实地距离缩小的程度，也叫缩尺。
公式为：比例尺=图上距离/实地距离。
比例尺有三种表示方法:数字式，线段式，和文字式。
三种表示方法可以互换。
根据地图的用途，所表示地区范围的大小、图幅的大小和表示内容的详略等不同情况，制图选用的比例尺有大有小。
地图比例尺中,通常大于二十万分之一的地图称为大比例尺地图；比例尺介于二十万分之一至一百万分之一之间的地图，称为中比例尺地图；比例尺小于一百万分之一的地图，称为小比例尺地图。
在同样图幅上，比例尺越大，地图所表示的范围越小，图内表示的内容越详细，精度越高；比例尺越小，地图上所表示的范围越大，反映的内容越简略，精确度越低。
一般讲，大比例尺地图，内容详细，几何精度高，可用于图上测量。
小比例尺地图，内容概括性强，不宜于进行图上测量。
二、什么是分辨率
我们这里探讨的分辨率是指卫星影像分辨率。
像素是构成数字图像的最小单位，数字图像分辨率是用于描述构成像素密集程度单位，一般以DPI（每英寸影像所包含的像素数）来表示，分辨率越大，则像素越小。
以电脑屏幕为例，800*600个像素与640*480个像素相比较，前者像素小，分辨率大，画面更细致。
遥感影像地面分辨率是指在影像上能够分辨地面最小影物的大小，一般以一个像素代表地面的大小来表示，通常所讲的2米分辨率是指一个像素表示地面大约2米*2米的面积，对于遥感影像而言，分辨率通常是指地面分辨率。
二、如何获取谷歌地图比例尺和分辨率
打开Google Map网址，在页面的左下方我们可以看到，如下图所示的比例尺。
如图所示，左边是级别控制区，每个刻度对应一个级别，最下方是第二级，这里我们的当前截图的级别是第11级。
图中的左下方是显示的比例尺，这个不是标准意义的比例尺，但它表达了当前一个距离所代表的像素个数，这里是10公里对应72个像素。
对应的像素值可以通过截取刻度之间的图片到看图软件中查看，这里我们放到Photoshop6.0中，如下图所示。
点击“图像”菜单中的“图像大小”，显示如下对话框，可以得知10公里对应的宽度值为72像素，图像实际距离为2.54厘米，图像分辨率为72dpi(像素/英寸)。
综合以上参数，我们可以推算出此图像的比例尺和空间分辨率如下：
➢比例尺
10公里 = 1000000 厘米
1000000 / 2.54=393700，约为40万：1
➢空间分辨率
10公里 = 1000米
10000 / 72 = 138.888888（米/像素），约等于139米/像素。
用此方法，我们可以推算出各级比例尺和分辨率，由于投影变形和纬度值
不同，可能不同地方的比例尺会有一定差异，这里计算出的比例尺和分辨率仅以成都为例，仅供参考！
各级比例尺及空间分辨率例表
级别实际距离像素图上距离图像分辨率比例尺空间分辨率第2级5000公里70 2.47厘米72dpi 2亿：1 71公里
第3级2000公里55 1.94厘米72dpi 1亿：1 36公里
第4级2000公里115 4.06厘米72dpisssss 5千万：1 17公里
第5级1000公里115 4.06厘米72dpi 2.5千万：1 9公里
第6级500公里115 4.06厘米72dpi 1.2千万：1 4公里
第7级200公里91 3.21厘米72dpi 6百万：1 2公里
第8级100公里176 6.21厘米72dpi 160万：1 568米
第9级50公里91 3.21厘米72dpi 155万：1 549米
第10级20公里72 2.54厘米72dpi 80万：1 278米
第11级10公里72 2.54厘米72dpi 40万：1 139米
第12级5公里72 2.54厘米72dpi 20万：1 69米
第13级2公里57 2.01厘米72dpi 10万：1 35米
第14级2公里118 4.16厘米72dpi 5万：1 17米
第15级1公里118 4.16厘米72dpi 2.5万：1 8米
第16级500米118 4.16厘米72dpi 1.2万：1 4米
第17级200米93 3.28厘米72dpi 2300 ：1 2.15米
第18级100米93 3.28厘米72dpi 3000 : 1 1.07米
第19级50米93 3.28厘米72dpi 1500 : 1 0.54米
第20级20米74 2.61厘米72dpi 800 ：1 0.27米
有了这个表，我们基本上可以在需要用的时候查询各级比例尺了，不同的地域差别也应该不是很大，还是能为工作带些许方便的。
另外，如果需要打印或喷绘，则有一点需要注意，以PhotoShop为例，如下图所示。
图中红色框选的地方就是我们输入的图像分辨率。
如果此时打印机的打印分辨率只有300dpi，图像的输出的比例尺不变，但是精度信息将会在输出时有损失；
图中蓝色框选的复选框，选中这个选项，相当于在当分辨率一定时，改变图像像素大小后，再按照输入的各个参数进行的图像重采样调整，这也会影响图像的空间分辨率，进而影响图像精度，并且由此减小图像的比例尺。
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