(精品)第一篇第二章 第一节 地图投影.ppt

第二章 海 图海图（海图（海图（海图（chartchartchartchart）为满足航海需要而专门绘制的一种地图为满足航海需要而专门绘制的一种地图(map)(map)。海图上详细绘画了航海所需要的各种资料，如：岸线、水深、海图上详细绘画了航海所需要的各种资料，如：岸线、水深、底质、航行危险物以及助航标志等。底质、航行危险物以及助航标志等。海图的作用海图的作用航行前拟定计划航线、制订航行计划航行前拟定计划航线、制订航行计划航行中进行航迹推算、定位、导航和避险航行中进行航迹推算、定位、导航和避险航行后总结航行经验，以及发生海事时判断事故责任等航行后总结航行经验，以及发生海事时判断事故责任等比例尺与投影变形恒向线与墨卡托投影海图墨卡托海图的绘制港泊图和大圆海图的投影方法识图海图分类和使用注意事项电子海图一、地图投影和比例尺（局部比例尺、普通比例尺海图比例尺与海图极限精度之间的关系）二、地图投影的分类（等角投影的特点、平面投影的种类、横圆柱投影的特点）第一节第一节 地图投影及其分类地图投影及其分类一、地图投影与比例尺一、地图投影与比例尺一、地图投影与比例尺一、地图投影与比例尺(Projection and scale)(Projection and scale)(Projection and scale)(Projection and scale)1 1 1 1、地图投影概念、地图投影概念、地图投影概念、地图投影概念地图投影（也称图法），是将地地图投影（也称图法），是将地球表面的经线和纬线，按一定的球表面的经线和纬线，按一定的数学法则，绘画到平面上去，成数学法则，绘画到平面上去，成为地图的经纬线图网的方法。为地图的经纬线图网的方法。地球表面是不可展曲面。地球表面是不可展曲面。地球表面是不可展曲面。地球表面是不可展曲面。按固定比例缩小只能成为地球仪按固定比例缩小只能成为地球仪而无法画到平面上。而无法画到平面上。要构成地图的经纬线图网，应设法把不可展的地球面转移到要构成地图的经纬线图网，应设法把不可展的地球面转移到某个可展成平面的几何面上（如平面、圆柱面、圆锥面等），某个可展成平面的几何面上（如平面、圆柱面、圆锥面等），再将该几何面展成平面。再将该几何面展成平面。试想，一块桔子皮，如想将它平摊到平面上（如桌面上），试想，一块桔子皮，如想将它平摊到平面上（如桌面上），能否做到不破裂地展开哪？能否做到不破裂地展开哪？显然必须有些地方压扁，有些地方会裂开。显然必须有些地方压扁，有些地方会裂开。地球表面的事物投影到平面上（海图上）同样也存在相似的地球表面的事物投影到平面上（海图上）同样也存在相似的情况，如要将地面经纬线投影到海图平面上，则需要拉伸或情况，如要将地面经纬线投影到海图平面上，则需要拉伸或压缩经纬线，这势必造成压缩经纬线，这势必造成地图的投影变形是绝对的地图的投影变形是绝对的将球面画成平面的图形要不变形将球面画成平面的图形要不变形 是不可能的。是不可能的。投影变形投影变形2 2 2 2、局部比例尺、局部比例尺、局部比例尺、局部比例尺(Local scale)(Local scale)(Local scale)(Local scale)在地面上任意一点在地面上任意一点A A，在它的某一定方向上有线段，在它的某一定方向上有线段ABAB，将它，将它投影到地图上，变成图上线段投影到地图上，变成图上线段abab，则该地图在，则该地图在A A点的点的abab方向方向上的比例尺上的比例尺C C是是:由于投影变形不可避免，而不同地域变形的程度也不尽相同。由于投影变形不可避免，而不同地域变形的程度也不尽相同。因此，同一张地图各点的比例尺可能都不相同。甚至有时同因此，同一张地图各点的比例尺可能都不相同。甚至有时同一地点各个不同方向上的比例尺也可能不相同。一地点各个不同方向上的比例尺也可能不相同。局部比例尺在投影中的变化，可以反映出地图投影的变形特点。局部比例尺在投影中的变化，可以反映出地图投影的变形特点。比如在图上某一点的各个方向上的局部比例尺都相等，则该点比如在图上某一点的各个方向上的局部比例尺都相等，则该点处的微小图形与对应的地面形状保持相似（在该处可保持角度处的微小图形与对应的地面形状保持相似（在该处可保持角度不变），这就是等角投影（正形）投影，如不变），这就是等角投影（正形）投影，如墨卡托投影墨卡托投影等。等。3 3 3 3、普通比例尺、普通比例尺、普通比例尺、普通比例尺(基准比例尺基准比例尺基准比例尺基准比例尺)(Nature scale)(Nature scale)(Nature scale)(Nature scale)是图上标明的比例尺。是图上标明的比例尺。它可以是它可以是 图上某点或某条线上的局部比例尺图上某点或某条线上的局部比例尺（该点或线也可不在该图内）该点或线也可不在该图内）图上各个局部比例尺的平均值图上各个局部比例尺的平均值 航用海图航用海图航用海图航用海图一般多一般多一般多一般多采用某纬度线上的局部比例尺作为基准比例尺，采用某纬度线上的局部比例尺作为基准比例尺，采用某纬度线上的局部比例尺作为基准比例尺，采用某纬度线上的局部比例尺作为基准比例尺，该纬度叫作该纬度叫作该纬度叫作该纬度叫作基准纬度基准纬度基准纬度基准纬度(standard parallelstandard parallelstandard parallelstandard parallel)。例如例如1:100 000 at Lat 54 001:100 000 at Lat 54 00，表示在纬度，表示在纬度5454 的纬线上的的纬线上的局部比例尺为局部比例尺为1:100 0001:100 000，但其它纬度上的比例尺则各不相同。，但其它纬度上的比例尺则各不相同。套套(系列系列)图可能采用统一的某基准纬度的局部比例尺图可能采用统一的某基准纬度的局部比例尺，所采用的基准纬度有可能只在其中的一张图幅中。所采用的基准纬度有可能只在其中的一张图幅中。4 4 4 4、海图比例尺表示方法、海图比例尺表示方法、海图比例尺表示方法、海图比例尺表示方法数字比例尺数字比例尺 1:150 000 1:150 000 数字比例尺的分母数值越大，则比例尺越小；数字比例尺的分母数值越大，则比例尺越小；分母数值越小，则比例尺越大；分母数值越小，则比例尺越大；直线比例尺直线比例尺 用比例图尺绘画在海图标题栏内或图边适当的地方用比例图尺绘画在海图标题栏内或图边适当的地方 5 5 5 5、海图比例尺的意义、海图比例尺的意义、海图比例尺的意义、海图比例尺的意义决定海图的制图精度和海图作业的作业精度。决定海图的制图精度和海图作业的作业精度。决定海图的制图精度和海图作业的作业精度。决定海图的制图精度和海图作业的作业精度。在海图上，正常人的眼睛只能清楚地分辨出大于在海图上，正常人的眼睛只能清楚地分辨出大于0.1mm0.1mm的两点的两点间的距离。在海图制图工作中，通常存在间的距离。在海图制图工作中，通常存在0.1mm0.1mm长的绘画误差。长的绘画误差。图上图上0.1mm0.1mm所对应的实际地面长度，叫做比例尺的精度，或者所对应的实际地面长度，叫做比例尺的精度，或者称海图的称海图的极限精度极限精度。在海图作业中，用削尖的铅笔尖在图上点一小点，其最小直径在海图作业中，用削尖的铅笔尖在图上点一小点，其最小直径约约0.2mm0.2mm。这是海图作业时能够分辨和量出的最小距离。这是海图作业时能够分辨和量出的最小距离。在比例尺在比例尺1:300 0001:300 000的海图上，的海图上，0.2mm0.2mm相当于实际地面长度的相当于实际地面长度的60m60m，因此，在该海图上无法量取小于，因此，在该海图上无法量取小于60m60m的长度。的长度。在比例尺在比例尺1:30 0001:30 000的海图上，无法量取小于的海图上，无法量取小于6m6m的长度。的长度。比例尺越大，海图作业的作图精度就越高比例尺越大，海图作业的作图精度就越高比例尺越大，海图作业的作图精度就越高比例尺越大，海图作业的作图精度就越高海图比例尺的大小也决定了图上资料的详尽程度海图比例尺的大小也决定了图上资料的详尽程度海图比例尺的大小也决定了图上资料的详尽程度海图比例尺的大小也决定了图上资料的详尽程度比例尺越大，图区范围越小比例尺越大，图区范围越小,则图上的资料越详细。则图上的资料越详细。海图作业时，应尽可能选择大比例尺海图，这样既可获得较海图作业时，应尽可能选择大比例尺海图，这样既可获得较海图作业时，应尽可能选择大比例尺海图，这样既可获得较海图作业时，应尽可能选择大比例尺海图，这样既可获得较多航海资料，又可提高海图作业精度。多航海资料，又可提高海图作业精度。多航海资料，又可提高海图作业精度。多航海资料，又可提高海图作业精度。在比例尺小于在比例尺小于1 1：1 000 1 000 000000的总图和大洋图上，只绘有供大洋的总图和大洋图上，只绘有供大洋航行的重要灯塔和离岸有一定距离的航海危险物；航行的重要灯塔和离岸有一定距离的航海危险物；在在1 1：300 000300 000到到1 1：750 000750 000的航海图上，只绘有近海航行所需的航海图上，只绘有近海航行所需的航标和外海的全部危险物；的航标和外海的全部危险物；在比例尺更大的海岸图和港泊图上，则提供更加详尽的所有航在比例尺更大的海岸图和港泊图上，则提供更加详尽的所有航海所需的资料；海所需的资料；二、地图投影的分类二、地图投影的分类二、地图投影的分类二、地图投影的分类 1 1按投影变形性质分类按投影变形性质分类（1 1）等角投影）等角投影(正形投影正形投影)()(equiangleequiangle projection)projection)地面上某地一个角度，投影到地图上后仍能保持其角度的地面上某地一个角度，投影到地图上后仍能保持其角度的 大小不变。大小不变。地面上一个微圆，投影到地图上仍能保持是一个圆地面上一个微圆，投影到地图上仍能保持是一个圆。特点：特点：特点：特点：是图上无限小的局部图像与地面上相对应的地形保持相似的是图上无限小的局部图像与地面上相对应的地形保持相似的一种投影方法。一种投影方法。在等角投影中，在等角投影中，不能保持其对应的面积成恒定的比例不能保持其对应的面积成恒定的比例。即等角不等积即等角不等积即等角不等积即等角不等积在在等角投影等角投影中，从局部来看能够保持其形状相似，但从中，从局部来看能够保持其形状相似，但从 整体来说地图形状仍然是有变形的整体来说地图形状仍然是有变形的。图上同一点的各个方向的局部比例尺相同，而不同地点的局图上同一点的各个方向的局部比例尺相同，而不同地点的局部比例尺不相等，是随着纬度（或经度）的变化而变化的。部比例尺不相等，是随着纬度（或经度）的变化而变化的。地面上不同地点两个大小相同的圆地面上不同地点两个大小相同的圆，在，在等角投影等角投影的图上可的图上可能画成两个大小不同的圆。能画成两个大小不同的圆。（2 2 2 2）等积投影）等积投影）等积投影）等积投影(equal-area projection)(equal-area projection)(equal-area projection)(equal-area projection)保持地面上与图上相对应处的面积成恒定比例的一种投影方法。保持地面上与图上相对应处的面积成恒定比例的一种投影方法。等积不等角等积不等角等积不等角等积不等角（3 3 3 3）任意投影）任意投影）任意投影）任意投影 是指既不等角又不等积的各种投影方法。是指既不等角又不等积的各种投影方法。2 2 2 2按构成地图图网的方法分类按构成地图图网的方法分类按构成地图图网的方法分类按构成地图图网的方法分类（1 1）平面投影）平面投影(方位投影方位投影)(plan projection)(plan projection)它是将地面上的经线和纬线直接投射到与地面相切或相割它是将地面上的经线和纬线直接投射到与地面相切或相割的平面上去的投影方法。的平面上去的投影方法。方位投影属透视投影，即以某一点为视点，方位投影属透视投影，即以某一点为视点，将地球表面上的事物直接投射到投影面上。将地球表面上的事物直接投射到投影面上。根据视点的位置不同，平面投影又可分为：根据视点的位置不同，平面投影又可分为：外射投影外射投影 视点在球外视点在球外 极射投影极射投影 视点在球面上视点在球面上 又称等角方位投影，又称等角方位投影，航海上常用它来绘航海上常用它来绘制半球星图。制半球星图。心射投影心射投影又称又称日晷投影日晷投影视点在球心视点在球心 由于这种投影图上的任意直线都是由于这种投影图上的任意直线都是大圆弧，所以航海上设计大圆航线大圆弧，所以航海上设计大圆航线的大圆海图就是心射平面投影图。的大圆海图就是心射平面投影图。另外，某些大比例尺港湾图另外，某些大比例尺港湾图(英版平面图英版平面图)及极区海图也常用心射投影图。及极区海图也常用心射投影图。根据投影平面与地球面相切的位置不同，又分为：根据投影平面与地球面相切的位置不同，又分为：极切投影极切投影、赤道切投影赤道切投影和和任意切投影任意切投影三种。三种。（2 2）圆锥投影）圆锥投影(conical projection)(conical projection)圆锥投影是用一个圆锥圆锥投影是用一个圆锥相切或相割于地球仪的相切或相割于地球仪的纬度圈，圆锥轴与地轴纬度圈，圆锥轴与地轴重合，并以地心为视点，重合，并以地心为视点，将地球仪的经线和纬线将地球仪的经线和纬线投影到圆锥表面上去，投影到圆锥表面上去，然后沿圆锥母线切开展然后沿圆锥母线切开展平，即为圆锥投影图网。平，即为圆锥投影图网。（3 3）圆柱投影）圆柱投影(cylindrical projection)(cylindrical projection)圆柱投影是用一个圆柱套在地球仪上，将地球仪的经线和纬线圆柱投影是用一个圆柱套在地球仪上，将地球仪的经线和纬线投影到圆柱面上去，然后沿圆柱母线切开展平，即成为圆柱投投影到圆柱面上去，然后沿圆柱母线切开展平，即成为圆柱投影图网。影图网。正圆柱投影正圆柱投影圆柱轴与地轴重合。投影中若能保持等角正形，圆柱轴与地轴重合。投影中若能保持等角正形，称等角正圆柱投影，又叫墨卡托投影称等角正圆柱投影，又叫墨卡托投影(Mercator projection)(Mercator projection)，它是航用海图投影的主要方法。它是航用海图投影的主要方法。横横圆柱投影圆柱投影如果圆柱轴在赤道面上与地轴垂直。如果圆柱轴在赤道面上与地轴垂直。投影中若能保持等角正形，称等角横圆柱投影，又叫高斯投影中若能保持等角正形，称等角横圆柱投影，又叫高斯投影投影(Gauss projection)(Gauss projection)，它是大比例尺海图和极区海图，它是大比例尺海图和极区海图的常用投影方法。的常用投影方法。斜斜圆柱投影圆柱投影圆柱轴与地轴斜交。圆柱轴与地轴斜交。（4 4）条件投影）条件投影凡不属于上述三种的投影方凡不属于上述三种的投影方法，而是按一定的数学关系法，而是按一定的数学关系绘制成图网的，叫作条件投绘制成图网的，叫作条件投影。影。