日晷投影和等距离正圆柱投影在极区航海图编制及航海应用中的比较

北极地区航海图编制是北极航道开通之前最重要的航海保障准备工作之一.在分析国内相关研究的基础上,针对日晷投影和等距离正圆柱投影在极区航海图编制及航海应用中的适用性问题,从这两种投影的性质与特点、投影变形的大小与分布以及图幅设计计算、图上定位与量读、图上等角航线与大圆航线绘制和邻幅拼接的难易等角度进行分析与比较.研究结果表...     

极地海区等距离正圆柱投影平面上等角航线的展绘方法

墨卡托投影由于其纬度渐长的特性导致在极地海区投影存在严重的长度变形,无法在南北纬80°以外高纬度海区航海图中较好地应用。将长度变形程度明显低于墨卡托投影的等距离正圆柱投影作为极地海区的海图投影,研究了该投影平面中等角航线在极地海区的展绘方法。建立了等距离正圆柱投影平面上等角航线方程并对其曲率进行了分析,推导了绘制一般曲线形态的"以直代曲"公式;最后提出了一种可满足给定精度要求的等角航线展绘算法。实验结果表明:该算法简单易行,可在海图编绘规范规定的误差范围内,实现等角航线的精确展绘。     

等角航线和大椭圆表象为直线的圆柱投影

一、等角航线表象为直线的圆柱投影已知正圆柱投影的一般方程式为x=r_0f()y=r_0△λ式中 r_0为基准纬度的平行圈半径。其投影变形一般式     

月球地图投影理论和方法研究

以我国的探月计划为出发点,在以球面作为月球数学表面的前提下,研究3种不同投影理论和方法在绘制月面图中的应用。讨论基于月面的等角横切圆柱投影、等角正割圆锥投影和外心透视投影的性质及变形规律。经过理论研究和计算,分别提出用等角横切圆柱投影、等角正割圆锥投影来做月面图的分带方案。通过比较3种投影变形,建议月面图两极10°范围内采用外心透视投影,北纬80°~南纬80°之间采用等角正割圆锥投影,以带宽10°自月球赤道分别向南北分带,南北半球各分为8个带。     

利用算子微分研究投影变形理论

本文利用算子的微分矩阵研究投影变形理论,得到了新的等角、等面积和等距离投影的充要条件,并利用这些条件探求了等角圆锥投影以及等角和等面积圆柱投影的正反解变换。     

双标准经线等角横圆柱投影

本文提出一种新的横圆柱投影，它具有两条标准经线，因此它的变形比高斯-克吕格投影减小一半，它在低纬度地区和高纬度地区比通用横墨卡托投影变形小。双标准经线等角横圆柱投影是制作大比例尺地形图的好投影。     

新地图投影的探讨

在国外，近年来地图投影的理论研究及其在各个领域的应用有很大的发展，发表了很多新著。近年来，我室为了提高地形图数学基础的精度，改进分幅图投影方案和满足区域图地图投影的需要，我们提出了双标准经线等角横圆柱投影，改良等角横圆柱投影，高斯-克吕格投影族，改良圆锥投影、改良圆柱投影和改良方位投影，以及一种多圆锥投影族的研究。下面对这些研究成果分别加以简略介绍，以供交     

变比例尺城市平面地图的地图投影

变比例尺城市平面地图通常应用一般的城市平面地图编制。因此变比例尺地图所需要的地图投影实际是两平面之间的变换。本文提出一种采用过渡球面的方法：首先把一般城市平面地图表示于过渡球面上，然后把过渡球面表示于平面上成为变比例尺地图。两次投影可以分别采用现有的各种地图投影。因此这种变换的种类是很多的。本文论述了逆等距方位投影——正射透视投影、逆等距方位投影——等角横圆柱投影和逆等距切圆柱投影——普通多圆锥投影等三种变换，并导出了长度比公式。同时还指出，平面上的方格网经逆等距切圆柱投影后，其横线和纵线分别成为过渡球面上的经线圈和纬线圈。因此方格网可以进一步变换成为和现有的某一种地图投影经纬线网图形一样的曲线网。     

地图投影与矩形边界

选择矩形作为地图的图廓是自然的,这导致了世界地图中圆柱投影,特别是墨卡托投影持续的流行。非圆柱投影使用于世界地图也不断地受到鼓励。最近七(?)地图和地理组织还为此通过了决议。设计从社区到大陆的大块地区各种区域的矩形地图是一种较常见的需要。如果地图上所有的部分都是同等重要的,使用新近的等角的或等面积的投影就可以减少总变形,这些新投影能够使外圈的等变形线接近于矩形。     

墨卡托投影

墨卡托投影是一种正轴等角圆柱投影。在几何意义上,可看作一假想圆柱面套在地球椭球体上,相切于赤道大圆或相割于某两条纬线,把地球上的经纬线以一定条件投影于圆柱面上。将圆柱面展开为平面后,经线表现为等间隔平行线,纬线为与经线正交的平行线。该投影的图上无角度变形,但随着纬度增高,纬线间距迅速加宽,故高纬度地区面积变形极大。     

等角投影面上等角航线的曲率分析

等角航线又名恒向线,在椭球面上它是与经线方向保持定角α的航向线。如图1所示,设Sl为等角投影面上等角航线的表象,该等角航线的航向角为α,坐标方位角为Φ。P点的子午线收敛角为γ,根据微分几何学[1]关于曲率的定义,可以写出等角投影面上的经、纬线和斜航线的曲率公式,令P点图1等角投影面上的等角航线的子午圈曲率半径为M和卵西圈曲率半径为N,投影长度比为m,则有：或者下面分析常用等角投影面上的等角航线的曲率情况：（1）墨卡托投影面上（基准纬度中0）代人（1）、（2）、（3）式得到：凡一K,＝KI—0说明等角航线被表象为…     

墨卡托

墨卡托(Gerhardus Mercator,1512—1594)(图1)是十六世纪的地图学大师。精通天文、数学和地理。他对地图学贡献殊多,以创拟等角圆柱投影——墨卡托投影——闻名于世。他还研制了测量仪器,实测了许多大比例尺地图,编制了天文年历表,设计了大型地图集,等等。他的名字标志着地图发展史上的一个重要的里程碑。     

等距离球面高斯投影

针对传统高斯投影直接基于等角横切圆柱投影而带来的不能直接用球面坐标换算等问题,研究了一种运用等距离球面进行投影的高斯投影,即等距离球面高斯投影。借助等距离纬度正反解公式,推导了等距离球面高斯投影的正反解公式,分析了其经纬线变形情况;基于投影公式,计算和分析了等距离球面高斯投影的长度变形、角度变形、面积变形及子午线收敛角等参数;最后与传统高斯投影进行比较,说明了该投影的可用性。     

基于极球面投影的极区格网等角航线

针对传统极区航行通常采用格网导航执行大圆航线,大圆航线上格网航向角不同不利于航行控制以及大圆航线在极区投影图上不完全投影为直线引起固有原理性误差的问题,借鉴中低纬度地区等角航线上地理航向角相等以及在墨卡托投影图上为直线便于航行控制和绘算的思想,提出了一种在极球面投影图中表现为直线的"等角航线"——格网等角航线。在研究双重投影的极球面投影以及格网导航方法的基础上,提出了格网等角航线的定义,推导了航线方程,并根据该航线的航程和航向角计算方法进行航线仿真设计。理论分析和仿真验证表明:航线上格网航向角处处相等,在极区投影图上表现为直线;格网等角航线与大圆航线、大椭圆航线相近,航程较短。因此,极区格网等角航线可以与格网导航方法、极球面投影精确配合应用,适合于极区航行。     

椭圆等面积伪圆柱投影族及其应用

椭圆等面积伪圆柱投影在中高纬度与远离中央经线地区角度变形较大是限制该投影应用的主要原因,因此改善角度变形是该投影研究的重点。本文根据椭圆等面积伪圆柱投影的原理,进一步完善了椭圆等面积伪圆柱投影族公式,并依此求得经线投影为椭圆中心不在坐标原点的非标准椭圆等面积伪圆柱投影,通过该投影与投影族中其他常用投影的变形对比,表明该投影的角度变形得到了改善;最后对该投影在我国世界全图数学基础设计中的适用性进行了分析。     

不同比例尺下高斯投影面积变化研究

高斯投影是等角横切椭圆柱投影,具有等角性质,面积与长度均存在一定变形。现选取1∶10 000与1∶2 000比例尺图幅为数据基础,计算椭球梯形面积图幅与高斯投影面面积的差值,分析中央子午线和投影高程面变化所带来的影响。结果表明:图幅距离中央子午线越远其面积变形越大;投影面高程越大,其相对于椭球面面积变形越大,呈线性变化;大比例图幅能较好地控制误差。     

Web墨卡托投影及其性质分析

Web墨卡托投影是目前网络地图服务广泛采用的地图投影方法,但是该投影在使用之初便引起广泛争议,而且关于该投影目前仍缺乏统一的理解与认识.本文以Web墨卡托投影的定义为基本依据,推导了其变形公式,深入分析了该投影的变形特点,并从变形差异、坐标值、等角航线投影后形状等3个方面与墨卡托投影进行比较分析,在此基础之上归纳出关于...     

圆柱投影上的大圆

一些投影以更为有限的方式,如地图上沿着一个单一方向或一二条线上,把大圆表示为直线。例如正圆锥投影和圆柱投影把南北方向的大圆(子午线)表示为直线,圆柱投影上赤道形成的大圆也显示为直线。要“强迫”两点位于在投影上成为一条直线的大圆弧上是可能的。这就需要把“地球倾斜”,使得地图对投影的正常赤道定位呈横轴(90°)或斜轴(小于90°)的关系。例如图3(见上期64页原文,图4、图5同)展     

美国地质测量局使用的地图投影

数十年来,美国地质测量局(USGS)在其制图生产中一直沿用简单的多圆锥投影。目前,它出版的地图,包括国家地图集的地图在内,使用了多种通用投影。其中,横轴墨卡托投影和兰勃特正形圆锥投影是等角的,另一些投影是等积或等距的,还有一些投影,像米勒圆柱投影和格灵登投影是为了使用方便而选用的。某些投影把地球作为圆球,另一些投影则把地球视为圆球或椭球。此外,USGS已经设想和设计出了一些新的投影,其中包括空间斜轴墨卡托投影,这是为卫星图象制图而设计的第一种投影,其连续变形较小。USGS已经为几乎所有这些或另一些投影的正、反算公式编制了程序。这些程序适用于绘图或从一种投影到另一种投影的坐标转换。USGS正准备出版一本综合地图投影手册,它将详细、准确地介绍USGS所使用的全部投影。     

契比雪夫投影的研究

根据等角投影理论,推导出了契比雪夫投影公式的具体形式,并对契比雪夫投影在制作中国全图的应用和变形与等角方位投影、等角圆锥投影进行了比较分析.结果表明,契比雪夫投影要优于等角方位投影和等角圆锥投影.