地图投影与GIS
地图投影应用的是什么原理
地图投影应用的是什么原理1. 地图投影的背景在地理信息系统（GIS）领域中，地图投影是将地球表面上的曲面投影到平面上的过程。
由于地球是一个球体，为了将其表面展示在平面上，需要进行地图投影。
地图投影的原理是通过将地球三维表面的经纬度坐标映射到二维平面上的坐标系统，以便能够准确表示地球上各个地点的位置和空间关系。
2. 地球的形状与地图投影地球是一个近似于椭球体的球体，其形状并非完全规则。
在进行地图投影时，需要选择某种基准椭球体或基准球体作为参考。
常用的基准椭球体有WGS84、GRS80等。
利用这些基准椭球体，可以确定地球的大致形状和大小，并进行地图投影的计算。
3. 地图投影的分类根据地球表面的特性和投影需求的不同，地图投影可以分为以下几种类型：3.1 地心投影地心投影是将地球表面投影到球面上的一种投影方式。
通过将地球表面上的点映射到球体上，再将球体展开为平面，得到地图的投影。
地心投影常用于全球范围的地图制作，如国际上广泛使用的Mercator投影。
3.2 柱面投影柱面投影是指将地球表面投影到一个柱体上，再将柱面展开为平面的一种投影方式。
柱面投影的特点是纬线和经线都是直线，保持了地图上的形状，但是有些地方存在面积的形变。
柱面投影通常用于中纬度地区的地图制作，如UTM投影。
3.3 锥面投影锥面投影是将地球表面投影到一个锥体上，再将锥面展开为平面的一种投影方式。
锥面投影在某个特定的纬线上会有最小的形变，但是远离该纬线的地方形变会增大。
锥面投影常用于纬度范围较大的地图制作，如Lambert投影。
3.4 平面投影平面投影是指将地球表面投影到一个平面上的一种投影方式。
平面投影在局部地图制作中较为常见，如城市地图、航空地图等。
在平面投影中，地球表面上的点到平面上的距离和角度会产生较大的变化，所以平面投影的适用范围较小。
4. 地图投影的应用地图投影在现代社会中具有广泛的应用。
以下列举几个常见的应用领域：4.1 地图制作与导航地图投影是创建地图的基础，通过地图投影可以将地球上的各个地理要素准确地绘制在地图上，帮助人们了解地理空间关系，从而进行导航、规划路线等操作。
地理信息系统中的地图投影注意事项
地理信息系统中的地图投影注意事项地图投影是地理信息系统（GIS）中必不可少的一项技术。
它将三维的地球表面投影到二维平面上，以便于人们对地理空间数据进行分析和可视化。
然而，在进行地图投影时，需要注意以下几个关键点，以确保地图的准确性和可靠性。
首先，选择合适的地图投影方法至关重要。
由于地球不是一个完美的椭球体，地球表面的各种形状和特征使得单一的投影方法并不足以适应各种地区的需求。
因此，根据地图的应用目标和区域特征，选择合适的地图投影方法是至关重要的。
常见的地图投影方法包括等距圆柱投影、兰伯特等角圆锥投影、墨卡托投影等。
每种方法都有其独特的优势和适用范围，必须根据具体情况进行选择。
其次，了解地图投影的变形特点是必要的。
地图投影会引入一定的变形，在比例、角度、形状等方面可能存在误差。
例如，在等距圆柱投影方法中，纬度越高的区域会被拉伸，导致区域的垂直尺度变长。
在墨卡托投影中，纬线变形较小，但极地区域会出现拉伸现象。
因此，了解地图投影的变形特点，可以帮助用户在地理空间分析和可视化时，更准确地理解地图上的数据。
进一步，提前选择合适的地图比例尺。
在进行地图投影时，需要提前确定适当的地图比例尺。
比例尺是表示地图上距离与实际地球表面距离之间的比例关系。
合理选择地图比例尺可以确保地图信息的清晰度和准确性。
通常情况下，小比例尺地图适合展示大范围的地理空间关系，而大比例尺地图则更适合展示细节丰富的地理特征。
选择合适的比例尺还可以帮助用户更好地理解地图上的空间关系和模式。
此外，注意地图投影的坐标系统与基准面的匹配。
地图投影通常采用某种坐标系统来确定地理空间数据的位置。
而基准面则是确定地球表面位置的基准。
在选择地图投影时，需要确保所选择的坐标系统与基准面一致。
例如，如果使用的是WGS 84坐标系统，那么需要使用WGS 84基准面来保证地图投影的准确性。
否则，在地理空间分析和可视化过程中，可能会出现位置偏差和误差。
最后，根据地图投影的需求进行合适的地图投影参数设置。
了解地理坐标系统与地图投影的原理与应用
了解地理坐标系统与地图投影的原理与应用地理坐标系统与地图投影是地理学中重要的概念和工具，它们在地理信息系统、地图制作和导航等领域有着广泛的应用。
本文将介绍地理坐标系统和地图投影的原理与应用。
一、地理坐标系统的原理与应用地理坐标系统是一种用于描述地球表面位置的数学模型。
它通过经度和纬度来确定地球上任意一点的位置。
经度表示东西方向上的位置，纬度表示南北方向上的位置。
地理坐标系统的原理是基于地球的形状和旋转来建立的。
地球是一个近似于椭球形的三维物体，因此在建立地理坐标系统时需要考虑地球的形状和旋转。
地理坐标系统的应用非常广泛。
它是地理信息系统（GIS）的基础，用于存储、分析和展示地理数据。
在GIS中，地理坐标系统可以帮助我们对地理现象进行定量分析和空间模拟。
此外，地理坐标系统还被广泛应用于导航系统、地图制作和地理位置服务等领域。
通过地理坐标系统，我们可以准确地确定地球上任意一点的位置，从而实现导航和位置服务。
二、地图投影的原理与应用地图投影是将地球表面上的点投影到平面上的过程。
由于地球是一个三维的球体，无法直接展示在平面上，因此需要采用地图投影来将地球表面上的地理信息转化为平面上的地图。
地图投影的原理是通过数学方法将地球上的经纬度坐标转换为平面坐标，从而实现地球表面的展示。
地图投影有很多种类型，常见的有等角、等距和等积三种。
等角投影保持地图上的角度不变，适用于导航和航海等应用；等距投影保持地图上的距离不变，适用于测量和工程制图；等积投影保持地图上的面积比例不变，适用于统计和分析等应用。
不同的地图投影类型适用于不同的应用场景，选择合适的地图投影类型可以保证地图的准确性和可用性。
地图投影的应用非常广泛。
地图是人们认识和了解地理信息的重要工具，通过地图投影可以将地球上的地理信息展示在平面上，帮助人们更好地理解地球的形状、地理特征和空间分布。
地图投影还被广泛应用于地图制作、导航系统和地理信息系统等领域。
通过地图投影，我们可以制作出各种类型的地图，帮助人们更好地认识和利用地理信息。
gis中地理坐标系和投影坐标系的理解
GIS中坐标系统的理解理解坐标系统关键要明确两个概念：Geographic coordinate system和Projected coordinate system。
1. 首先理解Geographic coordinate systemGeographic coordinate system为地理坐标系统，是以经纬度为地图的存储单位的。
很明显，Geographic coordinate system是球面坐标系统。
我们要将地球上的数字化信息存放到球面坐标系统上，如何进行操作呢？地球是一个不规则的椭球，要将数据信息以科学的方法存放到椭球上，这样的椭球体具有特点：可以量化计算的。
具有长半轴，短半轴，偏心率。
以下几行便是Krasovsky_1940椭球及其相应参数。
Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening: 298.300000000000010000然而有了这个椭球体以后还不够，还需要一个大地基准面将这个椭球定位.在坐标系统描述中，可以看到有这么一行：Datum: D_Beijing_1954 （表示大地基准面是D_Beijing_1954.）有了Spheroid和Datum两个基本条件，地理坐标系统便可以使用.下面是地理坐标系统的完整参数：Alias:Abbreviation:Remarks:Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000)Datum: D_Beijing_1954Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening: 298.3000000000000100002. 接下来是Projection coordinate systemProjection coordinate system即投影坐标系统，首先看看投影坐标系统中的一些参数.Projection: Gauss_KrugerParameters:False_Easting: 500000.000000False_Northing: 0.000000Central_Meridian: 117.000000Scale_Factor: 1.000000Latitude_Of_Origin: 0.000000Linear Unit: Meter (1.000000)Geographic Coordinate System:Name: GCS_Beijing_1954Alias:Abbreviation:Remarks:Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000)Datum: D_Beijing_1954Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening: 298.300000000000010000从参数中可以看出，每一个投影坐标系统都必定会有Geographic Coordinate System。
GIS常见的基本算法
GIS常见的基本算法GIS（地理信息系统）领域中使用的基本算法非常多样化，可以分为数据处理算法、空间分析算法和地理可视化算法等方面。
以下是一些常见的基本算法：1.地图投影算法：地图投影是将地球表面上的经纬度坐标映射到平面坐标系上的过程。
常见的地图投影算法包括经纬度转换为平面坐标的算法，如墨卡托投影、等距圆柱投影、兰勃托投影等。
2.空间索引算法：空间索引算法是对空间数据进行高效存储和检索的关键。
常见的空间索引算法包括四叉树、R树、k-d树等。
这些算法能够将空间数据分割成多个子区域，并建立索引结构，以便在查询时快速定位目标数据。
3.空间插值算法：空间插值算法用于在已知或有限的观测点上估算未知点的值。
常见的空间插值算法包括反距离加权插值（IDW）、克里金插值和径向基函数插值等。
4.空间分析算法：空间分析算法用于研究地理现象之间的空间关系。
常见的空间分析算法包括缓冲区分析、空间叠置分析、网络分析、空间聚类分析等。
5.地图匹配算法：地图匹配是将实际观测点与地理信息数据库中的地理对象进行匹配的过程。
常见的地图匹配算法包括最短路径算法、马尔可夫链算法、HMM（隐马尔可夫模型）等。
6.空间平滑算法：空间平滑算法用于消除地理数据中的噪声和不规则性。
常见的空间平滑算法包括高斯滤波、均值滤波、中值滤波等。
7.空间插值算法：空间插值算法用于对连续型地理现象进行预测和估计。
常见的空间插值算法包括反距离加权插值（IDW）、克里金插值和径向基函数插值等。
8.地理网络算法：地理网络算法用于在地理网络上找到最短路径、最小生成树等。
常见的地理网络算法包括迪杰斯特拉算法、弗洛伊德算法等。
9.地理可视化算法：地理可视化算法用于将地理信息以可视化的形式展现出来。
常见的地理可视化算法包括等值线绘制算法、色彩映射算法、3D可视化算法等。
10.遥感图像分类算法：遥感图像分类是将遥感图像中的像素分配到不同的类别中的过程。
常见的遥感图像分类算法包括最大似然分类、支持向量机（SVM）分类、随机森林分类等。
地图投影的应用和变换
地图投影的应用和变换1. 引言地图投影是将地球的三维表面展示在平面上的一种转换方法。
由于地球是一个球体，而大部分的地图都是平面图，为了准确地表示地球表面上的地理信息，地图投影成为了不可或缺的工具。
本文将介绍地图投影的应用和变换。
2. 地图投影的意义和应用地图投影对于地理信息的准确传达非常重要，它可以帮助我们更好地理解和解读地球上的各种地理现象和空间关系。
以下是地图投影的主要应用领域：2.1 地理信息系统（GIS）地理信息系统（GIS）是一种用于收集、存储、分析、管理和展示地理信息的系统。
地图投影在GIS中广泛应用，用于将地球表面的地理信息转换为平面图，并进行空间分析和数据处理。
2.2 地图制作和导航地图投影在地图制作和导航中起着至关重要的作用。
通过地图投影，我们可以将地球上的各种地理特征准确地展示在地图上，使人们能够更好地理解和识别地理位置，并利用地图进行导航。
2.3 气象预报地图投影在气象预报中也扮演了重要角色。
通过将地球表面的气象数据投影到平面图上，气象学家们可以更好地分析和预测天气现象，为人们提供准确的天气预报。
2.4 城市规划和地理分析地图投影在城市规划和地理分析中也得到了广泛的应用。
通过将地球表面的地理数据转换为平面图，城市规划师和地理分析师可以更好地分析城市的发展趋势、交通规划等，并为城市规划和发展提供决策支持。
3. 常见的地图投影方法地图投影有多种方法，每种方法都有其特点和适用范围。
下面介绍几种常见的地图投影方法：3.1 圆柱投影圆柱投影是最常见的地图投影方法之一。
它将地球表面的经纬线投影到一个圆柱体上，然后再将圆柱体展开成平面图。
该投影方法在赤道周围的地区表现较好，但在离赤道较远的地区会出现形变。
3.2 锥形投影锥形投影是将地球表面的经纬线投影到一个圆锥体上，然后再将圆锥体展开成平面图。
该投影方法在中纬度地区表现较好，但在靠近两极地区会出现形变。
3.3 圆锥柱面投影圆锥柱面投影是将地球表面的经纬线投影到一个圆锥体和一个圆柱体上，然后将两个表面展开成平面图。
如何进行地图投影的变换与配准
如何进行地图投影的变换与配准地图投影的变换与配准是地理信息系统（GIS）中一个重要的环节。
地球是一个三维的球体，而我们的地图是平面的二维表示，因此需要将地球的曲面投影到平面上，以便于我们更好地理解和分析地理信息。
本文将探讨如何进行地图投影的变换与配准，以及其在GIS中的应用。
一、地图投影的基本原理地理表面的投影是将地球上的点和区域映射到平面上去，以便于呈现和分析。
在投影的过程中，我们需要选择合适的投影方法和参数，以保证地图的准确性和可视性。
1. 大地测量学与投影大地测量学是测量地球形状、尺寸和重力场的学科，它提供了地图投影的基础。
投影的目标是将地球表面的点映射到平面上，这需要选择适当的地理坐标系统和投影方法。
2. 坐标系统地理坐标系统是用于确定位置的标准，它由水平和垂直坐标组成。
水平坐标通常使用经度和纬度来表示，而垂直坐标则表示高程。
3. 投影方法地图投影的方法有很多种，常用的有等角、等积和等距投影等。
每种方法都有其适用的情况和缺点，选择合适的投影方法是确保地图准确性的关键。
二、地图投影的变换与配准地图投影的变换与配准是将不同投影坐标系统的地图进行转换和对齐的过程。
在GIS中，常常需要将不同尺度、不同投影和不同时间的地图配准在一起，以获得一致性的地理信息。
1. 变换地图投影的变换是将一个投影坐标系统转换为另一个投影坐标系统的过程。
变换通常涉及到坐标的缩放、旋转和平移等操作，以保证地图的几何特征一致。
2. 配准地图配准是将不同地图的空间参考对齐的过程。
在配准过程中，需要确定共同的地物特征或控制点，并通过地物匹配或空间变换的方式来实现对其的调整和对齐。
三、地图投影的应用地图投影在GIS中有着广泛的应用，它不仅仅是为了美化地图，更是提供准确地理信息的基础。
1. 地图显示与可视化地图投影可以改变地图的外观和形状，使得地理信息更加直观和可视化。
选择合适的投影方法和参数对于地图的可读性和信息表达至关重要。
2. 空间分析与决策支持地图投影的变换与配准为GIS的空间分析和决策支持提供了基础。
GIS基本数据类型
宏德信智能事业部
几何数据类型－矢量数据：线
数据结构：由点按照一定的顺序连接而成， 因此线表达为点的序列
单线：由一个序列组成的线 多线：由多个序列组成的线 注意：看起来是一条线的物体，有可能是
多线类型的数据。
宏德信智能事业部
几何数据类型－矢量数据：线
栅格数据不同于矢量数据把点和线作为制 图的最基本单元。而是同等尺寸的小区域 的系统几何，这些小区域被看成是同类。 栅格数据被广泛使用在要个像片、数字摄 影图像以及各种网格化的数据中。
宏德信智能事业部
几何数据类型－栅格数据
数据组织：使用有组织的栅格单元组织空 间数据。
参数：分辨率
宏德信智能事业部
数据访问类型系统
数据访问类型系统可以被认为是扩展了基 本类型的数据库访问系统
一般会有以下的一些对象
表格和字段类型 数据集类型 数据库连接 条件表达类型系统 数据访问方法和数据库操作方法
宏德信智事业部
反馈： 宏德信智能事业部
宏德信智能事业部
图层和图集（地图）
宏德信智能事业部
图层和图集（地图）－图层
空间对象按照不同的标准划分成不同的类 型，在数据组织上表达为不同的图层。
一般来说，同一个图层中的实体具有相同 的几何类型。
宏德信智能事业部
图层和图集（地图）－图层
一个层在逻辑上对应于数据存储里面的一 个表
层中的每一个物体对应于数据存储里面的 一个表中的一条记录
宏德信智能事业部
经纬度坐标系
地理坐标系是以地理极 (北极、南极)为极点。
通过A点作椭球面的垂 线，称之为过A点的法 线。
法线与赤道面的交角， 叫做A点的纬度ψ。
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小比例尺地图
小比例尺地图经常采用习惯上已经固化了的 数学基础。 例如我国出版的世界地图多采用等差分纬线 多圆锥体投影；大洲图多采用等基圆锥投影 和彭纳投影；南北极地区图和南、北半球图 多采用正轴方位投影；美国编制世界各地军 用地图和地球资源遥感卫星像片常采用UTM （全球横轴墨卡托投影）等等。 这些投影通过一些地图学教材、资料均可以 查到。
地图精度的基本要求
随着GIS不断普及，应用层次多样化、应用人员复杂化，很 多人因为不懂投影，而一筹莫展；而一部分人在似懂非懂中， 不管什么来源的数据，只管数字化建库或者强行配准迭加。
关于数据精度只注意数字化和编辑过程中的偶然误差和外 围设备的系统误差，而忽视了地图投影的所产生的变形误差。
其后果是：显示或输出的图形文件发生变形或扭曲，有 些变形在视觉上不易直接观察。这一方面严重影响到地图的精 度，属性数据空间顺序和空间联系分析结果的准确性；另一方 面严重的影响到GPS的应用效果。
大中比例尺地图
对于大中比例尺地图，一般来说大 多数都采用地形图的数学基础—高斯－ 克吕格投影，尤其是当比例尺为国家基 本地形图比例尺系列时，可直接判定为 高斯－克吕格投影。其原因是，这些比 例尺和基本地形图比例尺相一致，编图 时，选用地形图的数学基础，既免去了 重新展绘数学基础的工序，而且能够保 持很高的点位精度。
空间位置的量化是任何空间顺序与空间联系分析的前提。
因为地理特征间的空间关系是以位置数据为基础的；毫 无疑问，地理特征间的拓扑关系是被嵌入到位置数据之中。
任何空间特征都表示为地球表面的一个特定位置，而位
置依赖于既定的坐标系来表示。适用于空间分析的GIS必 须提供以下基本功能：
GIS执行普遍采用的坐标系，当处理不同来源的空间数 据时，必须具有综合不同坐标系的能力。
GIS中地图投影的判别
任何严格意义上的地图，都必须具有特定 的数学基础。即所有地图都是先建立数学基础， 然后才添加内容要素的。对一幅地图来说，其 包含的地图投影是确定的。是建立空间数据库 必需的。GIS中投影判别的三种主要方法：
地图设计书。
地图设计书是编制地图的立法性文件，是制图过 程不可缺的环节，它对地图投影的选择、地图概括、 整饰、表示方法等都有明确规定。地图大纲 地图作者
进行空间操作和空间分析的基本前提
空间分析：单层操作、多层操作、点模型分 析、网络分析、空间建模、趋势面分析、
栅格分析。
单层操作：Boundary Operation（Split、Append／Mapjoin、 Dissolve、Eliminate）接近性分析（Proximity Analysis）： Buffer OperationΒιβλιοθήκη 经纬网、公里网地图定向
（Map Orientation）
真北（真子午线）、磁北（磁 子午线）、坐标北（坐标纵向）
地图比例尺 （Map Scale）
语言、数学、图形
地图投影
（Map Projection）
地图投影的意义
地图制图的基本要求
地图投影是地图数学基础中最为重要的一点，一幅地图如果没 有地图投影或者地图投影不准确，那它就不是完整的地图。
多层操作—叠置分析（Overlay Analysis）：Union、 Intersect、Identity
点模型分析：Descriptive Statistics、Spatial Arrangement、 Spatial Autocoorelation
网络分析：网络连通性、网络可达性、最短路径算法
地图投影的基本原理
地图投影与GIS
（Map Projection & GIS）
Geocomputation and GIS Group, ECNU
主要内容
GIS中地图投影的重要性
GIS中地图投影的判别
地理坐标系统（Geography Coordinate System）
投影坐标系统（Projected Coordinate System ）
地图投影的判别
地图常识和惯例。 一幅地图投影的选择是综合各种影响
因素（区域所在位置、区域形状、地图的用 途、精度要求等等），那么就可以根据地图 投影的一般常识和规律来判断投影类型。
我国常用地图投影的判别
由于我国位于中纬度地区，中国地 图和分省地图经常采用割圆锥投影 （Albers 投影），中国地图的中央经线 常位于东经105度，两条标准纬线分别为 北纬27度和北纬45度，而各省的参数可 根据地理位置和轮廓形状初步加以判定。 例如甘肃省的参数为：中央经线为东经 101度，两条标准纬线分别为北纬34度和 41度。
GIS必须提供用以坐标转换的功能，至少应该满足任何 空间数据的坐标系在常用的坐标系统之间相互转换。
GIS也必须满足用户将任意坐标系转换成一种用户指定 坐标系，即，只要用户能清楚地指定管理需要坐标系的规 则，GIS就能提供合适的坐标转换功能。
地图的数学基础
地理格网系统 （Geographic Grid System）
地球的形状决定了地图投影的必要性。 地球是一个赤道略鼓，两极稍扁的旋转椭球体。 因此对精度要求不高的小比例尺地图，有人将地球
当作一个规则的球体看待。 但是对于比例尺大于1：100万的地图，必须将地球
定义为一个椭球体或者旋转椭球体，不同的国家所 定义的（旋转）椭球体的参数往往是不同的，所以 在选择地图投影时，必须选定一个合适的椭球体。 我国常用的椭球体为Krasovshy椭球体或者Grs80椭 球体。
地理转换
（Geographic Transformation）
GIS中常用的地图投影
地图投影在ACR/INFO中的实现
空间分析定量化与地图投影的意义
GIS中空间信息最基本的三要素：位置、属性和拓扑关系。 典型意义上，GIS空间分析研究过程中调查的首要问 题是属性数据。建立一个回归模型来解释空间现象的 布局（一种不确定的变化） ，而其肯定被定义为空间 特征的一种属性，而不是空间位置或拓扑关系。例如 分析家庭收入的空间布局上，研究的地理单元是家庭， 可是分析的主题是收入。