什么是地图投影?(以及为什么欺骗我们)

什么是地图投影?(以及为什么欺骗我们)


发布日期: 2019-09-22 更新日期: 2021-04-29 编辑:admin 浏览次数: 11716

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摘要: 什么是地图投影? 地球是球形 (或接近球形)的蓝色大理石。这就是为什么地球仪是代表地球的最佳方式的原因。 但是地球仪很难随身携带,只能看到地球仪的一侧,最重要的是,很难测量距离,且距离不如纸质地图方便。 这就是为什么在地球上使用地图投影并将其平面化为二维的原...

什么是地图投影?

地球是球形 (或接近球形)的蓝色大理石。这就是为什么地球仪是代表地球的最佳方式的原因。

但是地球仪很难随身携带,只能看到地球仪的一侧,最重要的是,很难测量距离,且距离不如纸质地图方便。

这就是为什么在地球上使用地图投影并将其平面化为二维的原因。然而,当找出答案时,就无法在没有变形的情况下以二维表示地球表面

最重要的是,所有类型的地图投影都具有保留不同属性的优点和缺点。

橙子去皮,将皮展开

设想有一个橙子。这是想象中的地球。从任何方向看时,都无法看到它的所有侧面。但是,当剥开橙子,将皮弄平并拉长时,便可以看到所有内容。

类似地,地图投影是制图师将球体或地球仪转换为二维表示的一种方法。换言之,地图投影系统地将地球的3D椭球(或椭球形)渲染到2D地图表面。

在二维表面上表示球体的方法有多种方式... 像杰森戴维斯一样受欢迎的地图投影过渡可视化器

由于无法在二维上完美显示3D曲面,因此总是会失真。例如,地图投影会扭曲距离、方向、比例和面积。

每个预测都有优点和缺点。总而言之,由制图者决定哪种投影最适合其目的。

地图投影中的可展开曲面

地图投影采用可展曲面,例如圆柱体,圆锥体和平面。

可展曲面的目标是在二维平面上平展世界。

每个曲面均基于这些几何形状进行数学渲染。

圆锥投影

当在地球上放置一个圆锥体并将其展开时,会产生一个圆锥投影。例如,Albers等面积圆锥曲线和Lambert共形圆锥投影就是圆锥投影。

这两种地图投影都非常适合绘制东西长区域的地图,由于沿着公共平行线的失真是恒定的。

但是在投射整个星球方面很纠结。当该区域失真时,比例尺大部分被保留。对于圆锥地图投影,图像底部的距离失真最大。

圆柱投影

当将圆柱体放置在地球上并展开时,会得到圆柱体投影。奇怪的是,会看到例如墨卡托(Mercator)和米勒(Miller)的 圆柱形地图投影,即使它膨胀了北极。

但是为什么导航者甚至谷歌地图使用墨卡托投影都是有道理的 ——这都是因为圆柱和向北始终都朝上的独特属性。

可以将其放置在垂直,水平或倾斜的位置,例如“国家平面坐标系”。每个人在绘制世界地图时都有自己的用途。

方位投影

这些类型的投影使用平面绘制地球表面。类似于从光源沿直线放射的光线,这些光线以各种角度将地球拦截到平面上。

光源可以从不同的位置发射,从而形成不同的方位投影。例如,座标,立体和正投影是常见的方位投影。

地图投影和坐标系

请记住,在球体中,利用经度和纬度来确定位置。这就是地理坐标系。例如,纽约的位置是(40.714°,-74.006°)。

但是,当地球具有地图投影时,这意味着它具有投影坐标。例如,通用横轴墨卡托系统通过经度线将地球分成60个部分。设想把一个橙色切成60个楔形,这就是UTM系统的工作方式。

从这里开始,它将中央子午线 的值指定为500,000米。

关键要解决的是:

当在球体上定位时,使用十进制度数。但是,当使用地图投影时,则以米或英尺为单位来定位位置。

利用方程式可展开的曲面 将地球的角地理坐标转换为XY直角坐标。可展曲面是能够在其上构建地图投影的几何形状。

实际上,某些地图投影根本不使用可展开的表面,例如古德(Goode)和邦纳(Bonne)投影。

地图投影的示例

在整个人类历史上,人们将地图投影用于多种用途。探险家使用墨卡托(Mercator)地图绘制 恒向线,以在恒定的轨道方向上准确行进。实际上,第一张已知的地图起源于希腊,并将世界视为圆柱形。

目前有成千上万的地图投影!

某些地图投影对某些事物很有用,而其他地图投影对其他事物也有好处。

北美使用的两种最常见的地图投影是Lambert正形圆锥和横向墨卡托投影。

通用墨卡托(投影)

北美:墨卡托

通用墨卡托(投影)坐标系 是一组标准的地图投影,其中每个六度UTM区域都有一个中央子午线。即使Google地图使用了墨卡托投影,它可以很好地保留形状,并且北方始终向上。

但是墨卡托地图投影的确对保护区不利。对于大多数人来说,这种投影很常见,因此对我们来说看起来不错。实际上,非洲在全球范围内是巨大的。但是格陵兰岛看起来和非洲一样大,尽管实际上它只有非洲的1/14。墨卡托益智游戏说明了这一点。

Lambert正形圆锥

北美:Lambert正形圆锥

Lambert正形圆锥是从沿着两个标准平行线与椭球相交的圆锥中得出的。当在平面上“展开”圆锥体时,这将成为数学上开发的表面。变形最大的是南北方向。通常,失真会随着标准平行线的增加而增加。例如,此地图投影严重地扩展了南美洲。

您最喜欢的地图投影是什么?

空间参照系(纬度和经度)用于在地球的椭球面上定位要素。可以使用经度和纬度来定义地球上任何点的位置。这些点以角度单位(例如度,分钟和秒)表示。

GIS中的大多数地图都是二维形式。要使用这些地图,需要使用一对坐标的参考系统。

但是,当将球形形状转换为平坦表面时,近似于地球的真实形状。视选择的地图投影而定,某些投影可能会导致在将变形引入 形状时保留地图上要素之间的距离。在某些情况下,当方向扭曲时,该区域可能被保留。

制图人员选择的地图投影最能代表地图上感兴趣区域的目的,大小和形状。

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