地形图知识与测绘.ppt
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1、1 地图投影,地球椭球体表面是个曲面,而地图通常是二维平面,因此在地图制图时首先要考虑把曲面转化成平面。然而,从几何意义上来说,球面是不可展平的曲面。要把它展成平面,势必会产生破裂与褶皱。这种不连续的、破裂的平面是不适合制作地图的,所以必须采用特殊的方法来实现球面到平面的转化。,一、地图投影的概念,地图投影就是研究将地球椭球体面上的经纬线网按照一定的数学法则转移到平面上的方法及其变形问题。其数学公式表达为:,地图投影的定义:,数学解析法,几何透视法,数学解析法是在球面与投影面之间建立点与点的函数关系,通过数学的方法确定经纬线交点位置的一种投影方法。,几何透视法是利用透视的关系,将地球体面上的点
2、投影到投影面(借助的几何面)上的一种投影方法。,二、地图投影的基本方法,地图投影的方法很多,但用不同的投影方法得到的经纬线网形式不同。下图是几种不同投影的经纬线网形状:,(1)地图投影变形的概念,三、地图投影的变形,地球仪上的经纬线的长度的特点:,第一,纬线长度不等第二,在同一条纬线上,经差相同的 纬线弧长相等第三,所有经线长度相等,地球仪上的经纬线网格面积的特点:,第一,在同一纬度带内,经差相同的 球面网格面积相等第二,在同一经度带内,纬度愈高,网格面积愈小,地球仪上的经纬线角度的特点:,地球仪上经线和纬线处处都呈直角相交,表明没有角度变形。,地图投影变形是球面转化成平面的必然结果,没有变形
3、的投影是不存在的。对某一地图投影来讲,不存在这种变形,就必然存在另一种或两种变形。但制图时可做到:在有些投影图上没有角度或面积变形;在有些投影图上沿某一方向无长度变形。,(2)变形椭圆,指地球椭球体面上的一个微小圆,投影到地图平面上后变成的椭圆,特殊情况下为圆。可证明球面上的一个微小圆,投影到平面上之后是个椭圆。,通过变形椭圆与微分圆的比较,可以说明投影变形的性质和大小。变形椭圆不仅在性质不同的投影中表现为不同的形状和大小,而且在同一投影中的不同部位的各点上,也表现为不同的形状和大小。,在分析地图投影时,可借助对变形椭圆和微小圆的比较,说明变形的性质和大小。椭圆半径与小圆半径之比,可说明长度变
4、形。很显然,长度变形随方向的变化而变化,其中有一个极大值,即椭圆长轴方向,一个极小值,即椭圆短轴方向。这两个方向是相互垂直的,称为主方向。椭圆面积与小圆面积之比,可说明面积变形。椭圆上两方向线的夹角和小圆上相应两方向线的夹角的比较,可说明角度变形。,(3)长度比和长度变形,长度比 是投影面上一微小线段ds和椭球面上相应微小线段ds之比。用公式表达为:,=ds/ds,长度比用于表示投影过程中,某一方向上长度变化的情况。1,说明投影后长度拉长,1,说明投影后长度缩短了;=1,则说明特定方向上投影后长度没有变形。,由长度比可引出长度变形的概念。所谓长度变形V就是(ds-ds)与ds之比,即长度比与1
5、之差,用公式表示为:,(4)面积比和面积变形,面积比就是投影面上一微小面积dF,与椭球体面上相应的微小面积dF之比。所谓面积变形就是(dF-dF)与dF之比,即面积比与1之差,以VP表示面积变形。,(5)角度变形,投影面上任意两方向线的夹角与椭球体面上相应的两方向线的夹角之差,称为角度变形。,等角投影,按变形性质分类,等距投影,等积投影,任意投影,四、地图投影的分类,投影构成方法,几何投影,条件投影,方位投影,圆柱投影,圆锥投影,伪方位投影,伪圆柱投影,伪圆锥投影,多圆锥投影,方位投影,圆柱投影,圆锥投影,五 常用地图投影,(1)墨卡托投影(Mercator Projection),墨卡托投影
6、属于正轴等角圆柱投影。该投影设想与地轴方向一致的圆柱与地球相切或相割,将球面上的经纬线网按等角的条件投影到圆柱面上,然后把圆柱面沿一条母线剪开并展成平面。经线和纬线是两组相互垂直的平行直线,经线间隔相等,纬线间隔由赤道向两极逐渐扩大。图上无角度变形,但面积变形较大。,1、世界地图常用地图投影,(2)摩尔维特投影(Mollweide Projection),摩尔维特投影是一种经线为椭圆曲线的正轴等积伪圆柱投影。该投影的的中央经线为直线,离中央经线经差90的经线为一个圆,圆的面积等于地球面积的一半,其余的经线为椭圆曲线。赤道长度是中央经线的两倍。纬线是间隔不等的平行直线,其间隔从赤道向两极逐渐减小
7、。同一纬线上的经线间隔相等。,(1)高斯-克吕格投影(Gauss-Kruger Projection),高斯-克吕格投影是一种横轴等角切椭圆柱投影。它是假设一个椭圆柱面与地球椭球体面横切于某一条经线上,按照等角条件将中央经线东、西各3或1.5经线范围内的经纬线投影到椭圆柱面上,然后将椭圆柱面展开成平面即成。,各国地形图所采用的投影很不统一。在我国8种国家基本比例尺地形图中,除1:100万地形图采用等角圆锥投影外,其余都采用高斯-克吕格投影。,2、地形图常用地图投影,高斯-克吕格投影的中央经线和赤道为垂直相交的直线,经线为凹向对称于中央经线的曲线,纬线为凸向对称于赤道的曲线,经纬线成直角相交。无
8、角度变形;中央经线长度比等于1,没有长度变形;其余经线长度比均大于1,长度变形为正;距中央经线越远,变形越大;最大变形在边缘经线与赤道的交点上,但最大长度、面积变形分别仅为+0.14和+0.27(6带),变形极小。,高斯-克吕格投影特点:,为控制投影变形,高斯-克吕格投影采用6带、3带分带投影的方法,我国1:2.5万-1:50万地形图均采用6带投影,1:1万及更大比例尺地形图采用3带投影。6分带法规定:从格林尼治零度经线开始,由西向东每隔6为一个投影带,全球共分60个投影带,分别用阿拉伯数字1-60予以标记。我国位于东经72-136之间,共包括11个投影带(13-23带)。3分带法规定:从东经
9、130起算,每3为一带,全球共分120带。,该投影的平面直角坐标规定为:每个投影带以中央经线为坐标纵轴即轴,以赤道为坐标横轴即轴组成平面直角坐标系。为避免值出现负值,将轴西移500km组成新的直角坐标系,即在原坐标横值上均加上500km,因我国位处北半球,值均为正值。60个投影带构成了60个相同的平面直角坐标系,为区分之,在地形图南北的内外图廓间的横坐标注记前,均加注投影带带号。为应用方便,在图上每隔1km、2km或10km绘出中央经线和赤道的平行线,即坐标纵线或坐标横线,构成了地形图方里网(公里网)。,我国1:100万地形图采用了国际统一规定的等角圆锥投影。该投影的变形分布规律:没有角度变形
10、;两条标准纬线上没有任何变形;由于采用了分带投影,每带纬差较小,因此我国范围内的变形几乎相等,最大长度变形不超过0.03%(南北图廓和中间纬线),最大面积变形不大于0.06%。,(2)等角圆锥投影,六 地图投影的判别和选择,(1)根据经纬线网的形状确定投影的类型,如方位投影、圆柱投影、圆锥投影等;(2)判定投影的变形性质,如等角、等积或任意投影。,1、地图投影的判别,2、地图投影的选择,2 地形图的基本知识,概念:是按照一定的投影法则,使用专门符号,经过测绘综合,将地球表面缩小在平面的图件;或者是存储在数据库中的地理数据模型。地物:各种天然或人工的固定物体 地貌:地球表面有高低起伏的形态,地形
11、,一、地形图基本概念,地形图的表示内容:地物要素(房屋、道路、河流、线路)地貌要素(山地、丘陵)文字注记(坐标、高程、控制点号、地物、地貌名称等)图廓整饰注记(图名,图号,图幅接合表,坐标、高程系统),二、地形图的比例尺,比例尺的含义:图上某线段的长度与地面上相应线段实际的水平长度之比。,比例尺分类(大小):大比例尺:1:M1:10万中比例尺:1:10万1:M1:100万小比例尺:1:M1:100万,比例尺形式:数字比例尺(用分子为 1 的分数形式表示),也可写成如下形式:1:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:10000、1:25000等,文字比例尺,亦称说明式比例尺,如五
12、万分之一。,图示比例尺,直线比例尺:普遍采用,复式比例尺:,斜线比例尺:地图量算工具,地图比例尺的作用,比例尺决定着地图图形大小比例尺反映地图的量测精度比例尺决定着地图内容的详细程度,地形比例尺的精度(地形图精度)概念:相当于图上0.1mm的实地水平距离。,比例尺的精度对实际工作的意义:确定测图精度;确定测图比例尺。,下表为几种比例尺的比例尺精度:,根据比例尺精度,一方面可以确定在地形图测绘时量距可以准确到何种程度,另一方面还可根据实际所需的量距精度来确定测图比例尺的大小。,3 地图的分幅和编号,制图时需要将制图区域划分为若干块,分别绘制在合适幅面的图纸上,并以一定规律编注每幅图的号码。作用:
13、测制地图的需要;印刷地图的需要;管理发行的需要;用图的需要;,地图的分幅和编号,地图的分幅和编号,通常由国家主管部门制定统一的图幅分幅和编号系统;地图分幅形式:梯形分幅(经纬网)矩形分幅(坐标格网),以具有一定经纬差的梯形划分图幅,其图廓由经纬线构成;适合较大区域的较小比例尺的地图分幅。目前世界上许多国家的地形图和小比例尺地形图所采用的主要分幅形式。我国基本比例尺地形图,以国际1:100万比例尺地形图统一分幅为基础,按照一定的经纬差划分图幅范围逐级分幅,使相邻比例尺地形图数目成简单的倍数关系。,一、经纬线分幅(梯形分幅)与编号:,(一)1:100万地图的分幅与编号,行号:从赤道起算,每纬差4为
14、一行,至南、北纬88 各分为22行,依次用大写拉丁字母(字符码)A,B,C.V表示其相应行号;从180 经线起算,自西向东每经差6 为一列,全球分为60列,依次用阿拉伯数字(数字码)1,2,3,.60表示其相应列号。由经线和纬线所围成的每一个梯形小格为一幅1:100万地形图。编号由该图所在的行号与列号组合而成,如北京所在的1:100万地形图的图号为J50,我国地处东半球赤道以北,图幅范围在经度72-138、纬度0-56内;包括行号为A,B,C,N的14行、列号为43,44,53的11列。,(二)1:50万、1:25万、1:10万地形图的分幅与编号,在1:100万图上,按经差3纬差2分成四幅1:
15、50万地形图,编为A、B、C、D,如 J-50-A;按经差130纬差1分成16幅1:25万地形图,编为1、.16,如 J-50-2;按经差30纬差20分成144幅1:10万地形图,编为1、.144,如 J-50-1。既后三种比例尺各自独立地与1:100万地图的图号联系。,1:10万图上每经差15纬差10分成四幅1:5万地形图,编为A、B、C、D,如 J-50-1-A,1:50万、1:25万、1:10万地形图的分幅与编号,1:5万图上每经差730纬差5分成四幅1:2.5万,编为1、2、3、4,如 J-50-1-A-1,1:10万图上每经差345纬差230分成64幅1:1万地 形图,编为(1)、.
16、(64),如 J-50-1-(1),1:1万图上每经差152纬差115分成四幅1:5000地形图,编为a、b、c、d,如 J-50-1-(1)-a,1:100万,1:50万,1:25万,1:20万,1:10万,1:2.5万,1:5万,1:5000,1:1万,4,16,36,144,4,9,4,64,4,4,4,A、B、C、D,1、2 16,A、B、C、D,1、2、3、4,(1)、(2)(64),a、b、c、d,我国基本比例尺地形图的分幅编号系统,1、2 144,1:500000-1:5000地形图的编号均以1:100万地形图编号为基础,采用行列编号方法;分别用三位阿拉伯数字(数字码)表示,不足
17、三位者前面补零;各比例尺地形图分别采用不同的字符作为其比例尺的代码;1:500001:5000地形图的图号均由其所在1:100万地形图的图号、比例尺代码和各图幅的行列号共十位码组成。,(三)新的地形图的分幅与编号,地图分幅和编号,J50BOO1002,J50C003003,有关计算,1:1000000,其他基本比例尺,例子,经度1143345“,纬度392230”的某点为例,计算各比例尺地形图的编号?1:500000:J50B0010011:250000:J50C0010011:100000:J50D0020021:50000:J50E0040031:25000:J50F0080051:100
18、00:J50G0150191:5000:J50H030019,(二)矩形分幅与编号,每幅地图的图廓都是一个矩形,相邻图幅是以直线划分的。图幅的图廓线平行于纵、横坐标轴线的直角坐标格网线。一般适合较小区域的大比例尺地图;图幅大小见下表:,也可采用自然序数式编号法(从左到右、从上到下),大比例尺地形图的编号一般采用图廓西南角坐标编号。x-y 单位:km1:500取至0.01km,1:1000、1:2000取至0.1km,1:15000取至1km.也可以如右图所示的方式,4 地形图图式,一、概念 由国家测绘主管部门制订并颁发的在地形图中用于表示地球表面的专门符号规定。目前在用的大比例尺地形图图式为:
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