常见的投影类型及详细解释

2024-09-08 01:04

本文主要是介绍常见的投影类型及详细解释,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

常见的地图投影根据保留地球的不同几何特性(形状、面积、距离等)可以分为几大类。以下是常见的投影类型及详细解释:

一、正形投影(保持形状)

1. 墨卡托投影(Mercator Projection)

  • 特点:保持形状,但严重扭曲面积,尤其在高纬度地区。
  • 应用:海洋导航、在线地图(如 Google Maps 在小比例尺下使用)。
  • 原理:投影将地球表面展开成矩形,经线垂直,纬线等距。
  • 优点:航线在图上为直线,适合航海。
  • 缺点:高纬度区域面积夸大,例如格陵兰岛看起来比实际大得多。

2. 横轴墨卡托投影(Transverse Mercator Projection, TM)

  • 特点:投影基准线为中央经线,保持形状,适合南北跨度较大的区域。
  • 应用:大地测量、国家测绘系统(如 UTM 坐标系)。
  • 原理:中央经线为投影基准,垂直于赤道的圆柱投影。
  • 优点:中央经线附近变形小。
  • 缺点:远离中央经线时变形增大。

3. 高斯-克吕格投影(Gauss-Krüger Projection)

  • 特点:是横轴墨卡托投影的一种,采用 3 度或 6 度带划分。
  • 应用:中国和德国等国家的测绘。
  • 优点:适合中小范围地图,中央经线附近变形很小。
  • 缺点:跨带时处理复杂。

4. 兰伯特正形圆锥投影(Lambert Conformal Conic Projection)

  • 特点:保持形状,适合中纬度地区的大面积区域。
  • 应用:航空图、气象图、美国州级地图。
  • 原理:将地球表面投影到一个圆锥上,纬线为平行直线,经线为曲线。
  • 优点:中纬度地区变形较小。
  • 缺点:极区和赤道区域变形较大。

二、等面积投影(保持面积)

1. 阿尔伯斯等面积圆锥投影(Albers Equal-Area Conic Projection)

  • 特点:保持面积比例,但形状有所失真。
  • 应用:用于展示大面积区域,如美国国土地图。
  • 优点:面积比例真实,适合地理、人口密度等分布图。
  • 缺点:形状失真,尤其在高纬度地区。

2. 摩尔怀德投影(Mollweide Projection)

  • 特点:保持面积,不保持形状或角度。
  • 应用:世界地图,展示全球范围的面积分布。
  • 优点:全球区域的面积比例正确。
  • 缺点:形状严重扭曲,尤其在两极。

3. 兰伯特等面积方位投影(Lambert Azimuthal Equal-Area Projection)

  • 特点:保持面积,常用于展示极地地区。
  • 应用:极地地图、气候分析图。
  • 优点:极地区域的面积真实。
  • 缺点:离中心点越远,形状变形越大。

三、等距投影(保持距离)

1. 等距圆锥投影(Equidistant Conic Projection)

  • 特点:保持从投影中心到任意点的距离,形状和面积有所扭曲。
  • 应用:用于中纬度地区的区域地图。
  • 优点:沿纬线的距离保持真实。
  • 缺点:形状和面积失真。

2. 平面极射投影(Polar Stereographic Projection)

  • 特点:极点为中心,保持中心到外部点的距离,适合极地区域。
  • 应用:气象图、航空图。
  • 优点:极地区域距离较准确。
  • 缺点:非极地地区变形较大。

四、折中投影(平衡形状和面积)

1. 罗宾逊投影(Robinson Projection)

  • 特点:折中处理形状和面积,使世界地图更美观。
  • 应用:书籍、海报上的世界地图。
  • 优点:世界范围内变形较小,适合展示全球地图。
  • 缺点:没有严格保持形状、面积或距离的精确性。

2. 温克尔三次投影(Winkel Tripel Projection)

  • 特点:折中处理形状、面积和距离,广泛用于世界地图。
  • 应用:现代世界地图的主流选择(如国家地理学会使用的地图)。
  • 优点:视觉平衡好,适合展示全球范围。
  • 缺点:虽然整体变形较小,但不能严格保持任何一种特性。

五、伪投影

1. 伪墨卡托投影(Pseudo-Mercator Projection, EPSG:3857)

  • 特点:墨卡托投影的简化版本,广泛应用于在线地图。
  • 应用:Google Maps、OpenStreetMap 等使用。
  • 优点:全球范围的地图计算简单,适合在线地图展示。
  • 缺点:高纬度地区严重变形,极区无法展示。

2. 伪圆柱投影(Pseudo-Cylindrical Projection)

  • 特点:经线为直线,纬线为弧线,极地区域压缩。
  • 应用:世界地图展示。
  • 优点:适合视觉展示。
  • 缺点:高纬度地区形状变形。

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