有关等差分纬线多圆锥投影的正反解变换新算法

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地理信息系统算法第三章

地理信息系统算法第三章
椭圆的长半轴: a 椭圆的短半轴: b 椭圆的扁率: a − b α=
a
a、b称为长度元素
扁率反映了椭球体的 扁平程度
椭圆的第一偏心率:
a2 −b2 e′ = b 椭圆的第二偏心率:
e= a2 −b2 a
e和e’反映椭球体的扁平程 和 反映椭球体的扁平程 偏心率越大, 度,偏心率越大,椭球愈 扁
3.4.2 地球椭球体的相关公式
W
W 顾及 a = c 1−e2 和 =V 1−e2,则上式又可写为
c N= V (3-13) (3-
卯酉圈曲率半径
由图看出, 由图看出, (3(3-14) 也就是说,卯酉圈曲率半径恰好等于椭球面和短轴之间的一段法线 的长度,亦即卯酉圈的曲率中心位于椭球的旋转轴上。 N与B有关,是纬度B的函数,且随B的增大而增大,变化规律如下表 有关,是纬度B的函数,且随B
3.4.2 地球椭球体的相关公式
2.地球椭球参数间的相互关系 2.地球椭球参数间的相互关系
由前面式子得:
a2 − b2 e2 = a2
a2 − b2 e'2 = b2
b2 2 1− e = 2 a
a2 1+ e = 2 b
2
并得: 推得:
(1− e2 )(1+ e'2 ) = 1
e2 e2 ' = 1+ e 2 '
e2 '
e2 = 1− e2
同理可得: a = b 1+ e'2 L L = a 1− e2 L b
c = a 1+ e'2 L L = c 1− e2 L a
e' = e 1+ e'2 L L = e' 1− e2 L e

10 第8章多圆锥投影

10 第8章多圆锥投影

ω
m 30° P
ω
m 60° P
ω
m 90° P
ω
普通多圆锥投影适宜于沿中央经线延伸的地区,离中央经线越远,其 变形越大;在离中央经线λ=±15°的边缘经线上最大变形为3.4%,角 度变形等于1°56′。 可以用于编制中、小比例尺地图的数学基础; 美国海岸大地测量局曾用此投影编制美国海岸附近地图; 可以作为地球仪的数学基础。
16
§8-3 百万分一地图投影
老国际百万分一地图投影
1962年以前国际百万分一地图采用改良多圆锥投影。 该投影是在普通多圆锥投影的基础上进行以下改良而成的,故称 “改良多圆锥投影”(Modified Polyconic Projection)。
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1、分幅单独投影。
在纬度 0°-60°之间,按纬差4°经差6°分幅; 在纬度60°-76°之间,按纬差4°经差12°分幅; 在纬度76°-88°之间,按纬差4°经差24°分幅; 在纬度88°-90°之间,采用球极面投影(等角方位投影)。
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相应的变形公式如下:
n =1 N δ ctg 2ϕ sin 2 )sec ε M 2 N δ P = 1 + 2 ctg 2ϕ sin 2 M 2 δ − sin δ tgε = M cos δ − (1 + tg 2ϕ ) N m = (1 + 2
ω 1 m2 + 1 tg = −2 2 2 P
在纬度 0°-60°之间,按纬差4°经差6°分幅; 在纬度60°-76°之间,按纬差4°经差12°分幅; 在纬度76°-84°之间,按纬差4°经差24°分幅; 在纬度84°-88°之间,按纬差4°经差36°分幅; 在纬度88°-90°之间,采用球极面投影(等角方位投影)。

python高斯投影公式

python高斯投影公式

python高斯投影公式
高斯投影是一种将地球椭球面上的经纬度线投影到平面上的方法,常用于地图制作和地理信息系统等领域。

在Python中,可以使用以下公式进行高斯投影:
1. 投影正反解公式:
正解公式:X=F(L)= L (1+sin(L))
反解公式:L=F^{-1}(X)
其中,L为经度,X为投影坐标。

2. 投影变换公式:
纬度变换公式:B=B0-g(L)
经度变换公式:L=L0-e(X)
其中,B为投影坐标,B0为地球椭球面上的纬度,L为投影坐标对应的经度,L0为地球椭球面上的经度,g(L)和e(X)分别为纬度和经度的变换函数。

需要注意的是,高斯投影公式是一种近似解法,其精度受到地球椭球模型、投影范围和投影方式等因素的影响。

在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的投影公式和参数。

第四节 圆锥投影、多圆锥投影、伪圆锥投影

第四节 圆锥投影、多圆锥投影、伪圆锥投影

第四节圆锥投影、多圆锥投影、伪圆锥投影一、圆锥投影(一)圆锥投影构成的一般公式圆锥投影是假定以圆锥面作为投影面,使圆锥面与地球相切或相割,将球面上的经纬线投影到圆锥面上,然后把圆锥面沿一条母线剪开展为平面而成。

当圆锥面与地球相切时,称为切圆锥投影;当圆锥面与地球相割时,称为割圆锥投影。

按圆锥与地球相对位置的不同,也有正轴、横轴和斜轴圆锥投影。

但横轴和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。

图2-39是正轴切圆锥投影示意图,视点在地球中心,纬线投影在圆锥面上仍为圆,不同的纬线投影为不同的圆,这些圆都互相平行,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,则成扇形,其顶角小于360°,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度差成正比。

设球面上两条经线间的夹角为λ(图2-40),其投影在平面上为δ,δ与λ成正比,即δ=Cλ(C为常数)。

纬线投影为同心圆弧,设其半径为ρ,它随纬度的变化而变化,即ρ是纬度j 的函数,ρ=f(j )。

所以圆锥投影的平面极坐标一般公式为:如以圆锥顶点S’为原点,中央经线为X轴,通过S’点垂直于X轴的直线为Y轴,则圆锥投影的直角坐标公式为:x=-r cosdy=r sind通常在绘制圆锥投影时,以制图区域最南边的纬j S与中央经线的交点为坐标原点,则其直角坐标公式为:x=r S-r cosdy=r sind式中r S为投影区域最南边纬线j S的投影半径。

根据(2-22)式可知,圆锥投影需要决定ρ的函数形式,由于P的函数形式不同,圆锥投影有很多种。

c称为圆锥系数(圆锥常数),它与圆锥的切、割位置等条件有关,对于不同的圆锥投影,它是不同的。

但对于某一个具体的圆锥投影,C值是固定的。

总的来说,C值小于1,大于0,即0<c<1。

当c=1时为方位投影,c=0时为圆柱投影,所以可以说方位投影和圆柱投影都是圆锥投影的特例。

投影坐标系的详细介绍

投影坐标系的详细介绍
(1)中央子午线投影后是一条直线 (2)中央子午线投影后长度不变,其投影长度比恒等于1 (3)投影后角度不产生变形,满足正形投影要求 高斯投影除了在中央子午线上没有长度变形外,不在中央子午线 上的各点,其长度比都大于1,且离开中央子午线愈远,长度变 形愈大。
4.高斯投影的分带
我国规定按经差6°和3°进行投影分带。 投影带:以中央子午线为轴,两边对称划出一定区域作为投
但为了测量成果的通用,需同国家6°或3°带相联系。
做好事 分带图
6.高斯投影的正算公式
上面公式中FE 表示向东偏移,我国一般假定为 500000米
高斯-克吕格投影比例因子k0 = 1
(二)通用横轴墨卡托投影
UTM (Universal Transverse Mercator Projection)投影属于 横轴等角割椭圆柱投影 ,它的投影条件是取第3个条件“中央经线 投影长度比不等于1而是等于0.9996”,投影后两条割线上没有 变形,它的平面直角系与高斯投影相同,且和高斯投影坐标有一 个简单的比例关系,因而有的文献上也称它为m0=0.9996的高斯 投影。
(二)按投影变形性质的分类
等角投影 等积投影 任意投影
8.等角投影(正形投影) 角度变形为0,地球面上的微小圆经过投影后仍为相似的微小圆,其形状 保持不变,只有长度和面积变形。 等角投影在同一点任何方向的长度比都相等,但在不同地点长度比是不同 的。 多用于编制航海图、洋流图、风向图等地形图。 9.等积投影 投影面与椭球面上相应区域的面积相等,即面积变形为零 Vp=0(或 P=1, a=1/b)。不同点变形椭圆的形状相差很大;角度变形大。适合于自然地 图和社会经济地图。 10.任意投影 投影图上,长度、面积和角度都有变形,它既不等角又不等积。角度变形 小于等积投影,面积变形小于等角投影。其中,等距投影是在特定方向上 没有长度变形的任意投影(m=1)。适合于参考图和中小学教学用图。

坐标正反算定义及公式

坐标正反算定义及公式

坐标正反算定义及公式坐标正算和反算是地图投影中的重要概念,用于将地球表面上的经纬度坐标转换为平面坐标(正算),或将平面坐标转换为经纬度坐标(反算)。

这种转换是为了方便地图上的测量和计算。

坐标正算是指根据地球表面上的经纬度坐标,计算出对应的平面坐标。

在这个过程中,需要考虑地球的形状、椭球体模型以及地图投影方法等因素。

不同的投影方法会导致不同的坐标正算公式,下面简单介绍两种常用的投影方法及其公式。

1.经纬度-平面直角坐标投影(简称平面直角投影)平面直角投影是将地球表面上的经纬度坐标转换为平面直角坐标的一种常用方法。

在平面直角投影中,地球被近似为一个大椭球体,通过将经纬度坐标映射到一个平面上完成转换。

公式如下:X = N * (L - L0) * cosφ0Y=N*(φ-φ0)其中,X和Y为平面直角坐标,L和φ分别为经纬度坐标,L0和φ0分别为中央经线和标准纬线,N为椭球的半径。

2.地心正投影(简称球面正投影或者高斯正算)地心正投影是一种在地心球面上进行的坐标正算方法,适用于小范围的地图投影。

在地心正投影中,将地球看作一个球体,并通过一个中央经线来进行投影。

公式如下:X = A * (L - L0) * cosφY=A*(φ-φ0)其中,X和Y为平面直角坐标,L和φ分别为经纬度坐标,L0和φ0分别为中央经线和标准纬线,A为一个与椭球参数相关的常数。

坐标反算是指根据平面坐标计算出对应的经纬度坐标。

在坐标反算中,需要将平面坐标反映射回地球表面,恢复为经纬度坐标。

与坐标正算类似,不同的投影方法会导致不同的坐标反算公式,下面介绍两种常用的投影方法及其公式。

1.平面直角坐标-经纬度投影(平面直角反算)平面直角反算是将平面直角坐标转换为地球表面上的经纬度坐标的一种方法。

利用与坐标正算相反的操作,将平面直角坐标通过逆转换还原为经纬度坐标。

公式如下:φ=φ0+Y/NL = L0 + X / (N * cosφ0)其中,φ和L分别为经纬度坐标,φ0和L0分别为标准纬线和中央经线,X和Y为平面直角坐标,N为椭球的半径。

投影计算公式

投影计算公式投影计算公式往往表达方式不止一种,有时很难分辨谁对谁错,我只把“墨卡托投影”、“高斯-克吕格投影”、“UTM投影”、“兰勃特等角投影” (1:100万地形图规范中称作正轴等角圆锥投影,GB/T 14512-93)的正反转换公式列出,因为我基本能保证这些公式的正确性。

“海洋地质制图常用地图投影系列小程序已升级,原下载者请注意下载更新版本。

1( 约定本文中所列的转换公式都基于椭球体a -- 椭球体长半轴b -- 椭球体短半轴f -- 扁率e -- 第一偏心率e’ -- 第二偏心率N -- 卯酉圈曲率半径R -- 子午圈曲率半径B -- 纬度,L -- 经度,单位弧度(RAD)-- 纵直角坐标, -- 横直角坐标,单位米(M)2( 椭球体参数我国常用的3个椭球体参数如下(源自“全球定位系统测量规范 GB/T 18314-2001”):椭球体长半轴 a(米) 短半轴b(米)Krassovsky (北京546378245 6356863.0188采用)IAG 75(西安80采用) 6378140 6356755.2882WGS 84 6378137 6356752.3142需要说明的是,在“海洋地质制图常用地图投影系列小程序”中,程序界面上的所谓“北京1954“西安1980”及“WGS 84”在实际计算中只涉及了相应的椭球体参数。

3( 墨卡托(Mercator)投影3.1 墨卡托投影简介墨卡托(Mercator)投影,是一种"等角正切圆柱投影”,荷兰地图学家墨卡托(Gerhardus Mercator 1512,1594)在1569年拟定, 假设地球被围在一中空的圆柱里,其标准纬线与圆柱相切接触,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,这就是一幅选定标准纬线上的“墨卡托投影”绘制出的地图。

墨卡托投影没有角度变形,由每一点向各方向的长度比相等,它的经纬线都是平行直线,且相交成直角,经线间隔相等,纬线间隔从标准纬线向两极逐渐增大。

地图投影分类与变换.

地图投影分类与变换1.地图投影的分类投影的种类很多,分类方法不尽相同,通常采用的分类方法有两种:一是按变形的性质进行分类:二是按承影面不同(或正轴投影的经纬网形状)进行分类。

(1)按变形性质分类按地图投影的变形性质地图投影一般分为:等角投影、等(面)积投影和任意投影三种。

等角投影:没有角度变形的投影叫等角投影。

等角投影地图上两微分线段的夹角与地面上的相应两线段的夹角相等,能保持无限小图形的相似,但面积变化很大。

要求角度正确的投影常采用此类投影。

这类投影又叫正形投影。

等积投影:是一种保持面积大小不变的投影,这种投影使梯形的经纬线网变成正方形、矩形、四边形等形状,虽然角度和形状变形较大,但都保持投影面积与实地相等,在该类型投影上便于进行面积的比较和量算。

因此自然地图和经济地图常用此类投影。

任意投影:是指长度、面积和角度都存在变形的投影,但角度变形小于等积投影,面积变形小于等角投影。

要求面积、角度变形都较小的地图,常采用任意投影。

(2)按承影面不同分类按承影面不同,地图投影分为圆柱投影、圆锥投影和方位投影等(图1)。

图1 方位投影、圆锥投影和圆柱投影示意图①圆柱投影它是以圆柱作为投影面,将经纬线投影到圆柱面上,然后将圆柱面切开展成平面。

根据圆柱轴与地轴的位置关系,可分为正轴、横轴和斜轴三种不同的圆柱投影,圆柱面与地球椭球体面可以相切,也可以相割(图2a)。

其中,广泛使用的是正轴、横轴切或割圆柱投影。

正轴圆柱投影中,经线表现为等间隔的平行直线(与经差相应),纬线为垂直于经线的另一组平行直线(图2b)。

图2 圆柱投影的类型及其投影图形②圆锥投影它以圆锥面作为投影面,将圆锥面与地球相切或相割,将其经纬线投影到圆锥面上,然后把圆锥面展开成平面而成。

这时圆锥面又有正位、横位及斜位几种不同位置的区别,制图中广泛采用正轴圆锥投影(图3)。

在正轴圆锥投影中,纬线为同心圆圆弧,经线为相交于一点的直线束,经线间的夹角与经差成正比。

世界常用投影

世界地图常用地图投影知识大全在不同的场合和用途下使用不同的地图投影,地图投影方法及分类名目众多,象:墨卡托投影,空间斜轴墨卡托投影,桑逊投影,摩尔维特投影,古德投影,等差分纬线多圆锥投影,横轴等积方位投影,横轴等角方位投影,正轴等距方位投影,斜轴等积方位投影,正轴等角圆锥投影,彭纳投影,高斯-克吕格投影,等角圆锥投影等等。

一、世界地图常用投影1、等差分纬线多圆锥投影(Polyconic Projection With Meridional Interval on Same Parallel Decrease Away From Central Meridian by Equal Difference)普通多圆锥投影的经纬线网具有很强的球形感,但由于同一纬线上的经线间隔相等,在编制世界地图时,会导致图形边缘具有较大面积变形。

1963年中国地图出版社在普通多圆锥投影的基础上,设计出了等差分纬线多圆锥投影。

等差分纬线多圆锥投影的赤道和中央经线是相互垂直的直线,中央经线长度比等于1;其它纬线为凸向对称于赤道的同轴圆弧,其圆心位于中央经线的延长线上,中央经线上的纬线间隔从赤道向高纬略有放大;其它经线为凹向对称于中央经线的曲线,其经线间隔随离中央经线距离的增加而按等差级数递减;极点投影成圆弧(一般被图廓截掉),其长度等于赤道的一半(图2-30)。

通过对大陆的合理配置,该投影能完整地表现太平洋及其沿岸国家,突出显示我国与邻近国家的水陆关系。

从变形性质上看,等差分纬线多圆锥投影属于面积变形不大的任意投影。

我国绝大部分地区的面积变形在10%以内。

中央经线和±44º纬线的交点处没有角度变形,随远离该点变形愈大。

全国大部分地区的最大角度变形在10º以内。

等差分纬线多圆锥投影是我国编制各种世界政区图和其它类型世界地图的最主要的投影之一。

类似投影还有正切差分纬线多圆锥投影(Polyconic Projection with Meridional Intervals on Decrease Away From Central Meridian by Tangent),该投影是1976年中国地图出版社拟定的另外一种不等分纬线的多圆锥投影。

测量学与地图学(第七章)


ds ' m ds
Vm m 1
= 0 不变 > 0 变大 < 0 变小
2)面积变形 面积比和面积变形: 投影平面上微小面积(变形 椭圆面积)dF′与球面上相应的微小面积(微小圆面 积)dF之比。
P 表示面积比 Vpቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ表示面积变形
dF’
πa * r * b * r
P=
dF
=
π r2
= a*b
其中,等距投影是在特定方向上没有长度变形的任 意投影(m=1)。
§3
一.
地图投影的选择
地图投影的选择依据
1.制图区域的地理位置、形状和范围
2.制图比例尺
3.地图的内容
4.出版方式
1.制图区域的地理位置、形状和范围
2.制图比例尺
不同比例尺地图对精度要求不同,投影亦不同。 大比例尺地形图,对精度要求高,宜采用变形 小的投影。
测量学与地图学
电子教案
第七章、地图投影
第七章、地图投影
§1 、地图投影及其变形
§2 、地图投影的分类
§3 、地图投影的选择
§4 、地图投影的判别
§1 、地图投影及其变形
一 、地图投影
按照一定的数学法则,将地球椭球面上的经纬网转换 到平面上,使地面点位的地理坐标 (λ、φ) 与地图上相 对应点位的平面直角坐标(x,y) 或极坐标 (δ,ρ)间,建立 起一一对应的函数关系:
③等距割圆锥投影
条件:m = 1 ;
原苏联出版的苏联全图,采用(j1 = 47 ° ; j2 = 62 °)的该投影。
3. 伪圆锥投影
由法国彭纳(R. Bonne)在圆锥投影的基础上,根据某些 条件改变经线形状设计而成,故又称彭纳投影(等积投影)。
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王诗 阳,王 雪
( 辽宁师 范大 学 城市与环境学院 , 辽宁 大 连 1 1 6 0 2 9 )

要: 选用 国家测绘地理信 息局 官方 网站上 的等差 分纬线 多 圆锥投 影世界地 图为研 究数据 , 特 别考 虑 了极 点
在该投 影上的弧 长为赤道投影 长度 的一半 的重要性 质 , 采 用选取参 考点 、 曲线拟 合等 方法得 出 了等 差分纬 线 多
关键 词 : 地 图投 影 ; 正反解 变换 ; 多圆锥投影 ; 等 差分 纬线; 二 分法 中图分 类号 : P 2 8 2 文献标识码 : B 文章编号 : 1 6 7 2 — 5 8 6 7 ( 2 0 1 3 ) 0 9— 0 2 1 7— 0 5
T h e F o r wa r d a n d R e v e r s e S o l u t i o n t o P o l y c o n i c P r o j e c t i o n
圆锥投影的正解 变换公 式 , 还采 用二分 法 实现 了该投 影的反 解变换。用户可 以在相 应的 G I S软件 中 实现各 类专 题 地 图的输 出和 出版 时使 用这 一公 式, 这 一公 式还 可以与 已有的投 影类型一道作 为用户调 用投 影的基本代码模
板, 解决 了在 以前 出版的此类投影 的世界地 图 中各 经线和纬线 不能完全对称 的问题 。 当然这一公 式并没有 考虑 面积 变形和 角度 变形 , 因此使 用此投影公 式制 成的成 图的比例 尺也 不准确 , 这一缺 陷有待 于进一 步月
测绘 与 空 间地 理 信 息
G EO MAT I CS& S P AT I AL I NF oR MA T l ON TE C HNOL OG Y
Vo 1 . 3 6, No . 9
S e p . ,2 0 1 3
有关 等 差 分 纬 线 多 圆锥 投 影 的正 反解 变换 新算 法
A b s t r a c t : B a s e d o n t h e w o r l d ma p o f e q u i v a l e n t d i f f e r e n t l a t i t u d e p a r a l l e l p o l y c o n i c p r o j e c t i o n p o s t e d o n t h e n e t b y S t a t e B u r e a u o f S u r v e y i n g a n d Ma p p i n g , e s p e c i a l l y c o n s i d e i r n g t h e i m p o r t a n t p r o p e r t y t h a t t h e p r o j e c t i o n l e n g t h o f t h e g e o g r a p h i c p o l e s i s h l a f t h e l e n  ̄ h o f t h e e q u a t o i r a l p r o j e c t i o n , t h e r e f e r e n c e p o i n t s s e l e c t i n g , c u v r e f i t t i n g , e t c r a e u t i l i z e d .T h i s e s s a y i f n a l l y s u g g e s t s t h e f o r w rd a s o l u t i o n t o t h i s p r o j e c t i o n . hi T s e s s a y a l s o u t i l i z e s t h e b i s e c t i o n m e t h o d t o c a r r y o u t t h e r e v e r s e s o l u t i o n o f t h i s p r o j e c t i o n .U s e r s a r e a — b l e t o e x e c u t e t h e m a p m a k i n g a n d p u b l i s h i n g w i t h t h i s p r o j e c t i o n me t h o d , w h i c h i s ls a o u s e d a s t h e c o d e t e mp l a t e u s e r s i n v o k e , a s w e l l a s m a n y r e n o w n e d p r o j e c t i o n t y p e s . I n a d d i t i o n , t h i s p r o j e c t i o n m e t h o d l a s o s o l v e s t h e p r o b l e m o f i n c o m p l e t e s y mm e t r y . T h i s p r o — j e c t i o n me t h o d ,h o w e v e r ,d o e s n o t t a k e a r e a a n d a n g l e v ri a a t i o n s e i r o u s l y ,c a u s i n g t h e i n a c c u r a c y i n t e r ms o f u s i n g l e g e n d s , c a l l i n g
o f Eq u i v a l e n t Di fe r e n t La t i t u d e Pa r a l l e l
W ANG S h i —y a n g,W ANG Xu e
( S c h o o l o f Ur b a n P l a n n i n g a n d E n v i r o n me n t a l S c i e n c e , L i a o n i n g N o r ma l U n i v e r s i t y , D a l i a n 1 1 6 0 2 9 ,C h i n a )
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