第2章 地球体与地图投影2.

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1、第四节 方位投影一、方位投影的概念和种类一、方位投影的概念和种类 方位投影是以平面作为投影面，使平面与地球表面相切或相割，将球面上的经纬线投影到平面上所得到的图形。本节只介绍常用的切方位投影，将地球半径视为R的球体。 方位投影可分为透视方位投影和非透视方位投影两类。1.透视方位投影 利用透视法把地球表面投影到平面上的方法称为透视投影。 透视方位投影的点光源或视点位于垂直于投影面的地球直径及其延长线上，由于视点位置不同，因而有不同的透视方位投影。 当视点（光源）位于地球球心时，即视点距投影面距离为R时，称为中心射方位投影或球心投影。当视点或光源位于地球表面时，即视点到投影面距离为2R时，称为平射

2、方位投影或球面投影。当视点或光源位于无限远时，投影线（光线）成为平行线，称为正射投影。 根据投影面和地球球面相切位置的不同，透视投影可分为三类： 当投影面切于地球极点时，称为正轴方位投影。 当投影面切于赤道时，称为横轴方位投影。 当投影面切于既不在极点也不在赤道时，称为斜轴方位投影。2.非透视方位投影 非透视方位投影是借助于透视投影的方式，而附加上一定的条件，如加上等积、等距等条件所构成的投影。在这类投影中有等距方位投影和等积方位投影。二、正轴方位投影 投影中心为极点，纬线为同心圆，经线为同心圆的半径，两条经线间的夹角与实地相等。等变形线都是以投影中心为圆心的同心圆。 包括等角、等积、等距三种

3、变形性质，主要用于制作两极地区图。1.1.正轴等角方位投影正轴等角方位投影 平射正轴方位投影又叫等角方位投影或球面投影。 投影条件：视点位于球面上，投影面切于极点。 特点： 纬线投影为以极点为圆心的同心圆，纬线方向上的长度比大于1。 赤道上的长度变形比原来扩大1倍。 经线投影为以极点为圆心的放射性直线束，经线夹角等于相应的经差，沿经线方向上的长度比大于1，赤道上各点沿经线方向上的长度变形比原来扩大1倍。 这种投影的误差分布规律是，由投影中心向外逐渐增大。 经纬线投影后，仍保持正交，所以经纬线方向就是主方向，又因为m = n，即主方向长度比相等， 没有角度变形，但面积变形较大，在投影边缘面积变形

4、是中心的四倍。 2. 2.正轴等距方位投影正轴等距方位投影 等距方位投影属于任意投影，它既不等积也不等角。投影后经线保持正长，经线上纬距保持相等。 经纬网的构成： 纬线投影后为同心圆，经线投影为交于纬线同心的直线束，经线投影后保持正长，所以投影后的纬线间距相等。经纬线投影后正交，经纬线方向为主方向。 角度、面积等变形线为以投影中心为圆心的同心圆。 在此投影中，球面上的微圆投影为椭圆，且误差椭圆的长半径和纬线方向一致，短半径与经线方向一致，并且等于微圆半径r 又由于自投影中心，纬线扩大的程度越来越大，所以变形椭圆的长半径也越来越长，椭圆就越来越扁了。 等距正轴方位投影常用来做两极的投影。三、横轴

5、方位投影三、横轴方位投影 平面与球面相切，其切点位于赤道上的任意点。特点：平面与球面相切，其切点位于赤道上的任意点。特点：通过投影中心的中央经线和赤道投影为直线，其他经纬线投通过投影中心的中央经线和赤道投影为直线，其他经纬线投影后都是对称于中央经线和赤道的曲线。影后都是对称于中央经线和赤道的曲线。 1.横轴等距方位投影横轴等距方位投影 其特点是在中央经线上从中心向南向北，纬线间隔相等；在赤道上，自投影中心向西，向东，经线间隔是逐渐扩大的。2.横轴等积方位投影横轴等积方位投影 其特点是在中央经线上从中心向南向北，纬线间隔是逐渐缩小的；在赤道上，自投影中心向西，向东，经线间隔也是逐渐缩小的。 四、

6、斜轴方位投影四、斜轴方位投影 投影面切于两极和赤道间的任意一点上。在这种投影投影面切于两极和赤道间的任意一点上。在这种投影中，中央经线投影为直线，其他经线投影为对称于中央经中，中央经线投影为直线，其他经线投影为对称于中央经线的曲线，纬线投影为曲线。线的曲线，纬线投影为曲线。 1.斜轴等距方位投影斜轴等距方位投影 其特点是在中央经线其特点是在中央经线上自投影中心向上、向上自投影中心向上、向下纬线间隔是相等的。下纬线间隔是相等的。 2.2.等积斜轴方位投影等积斜轴方位投影 其特点是在中央经线上自投影中心向上、向下自投影中心向上、向下的的纬线间隔逐渐减小。 若间隔是逐渐增大的，是等角斜轴方位投影。五

7、、五、 横轴和斜轴方位投影的变形分布规律横轴和斜轴方位投影的变形分布规律 横轴和斜轴方位投影的变形大小和分布规律与正轴投影完全一横轴和斜轴方位投影的变形大小和分布规律与正轴投影完全一致，在横轴和斜轴投影中，由于投影面的中心点不在地理坐标的极致，在横轴和斜轴投影中，由于投影面的中心点不在地理坐标的极点上，如果仍用地理坐标决定地面点的位置，而将这一点投影到平点上，如果仍用地理坐标决定地面点的位置，而将这一点投影到平面上，就变得复杂了。面上，就变得复杂了。但是如果我们在地球表面上重新建立一种新但是如果我们在地球表面上重新建立一种新的坐标系，使新坐标系的极点在投影面的中心点上，这样对于横轴的坐标系，使

8、新坐标系的极点在投影面的中心点上，这样对于横轴和斜轴投影来说，投影面与新极点的关系，也就和正轴投影的投影和斜轴投影来说，投影面与新极点的关系，也就和正轴投影的投影面与地理极的关系一样了，面与地理极的关系一样了，这样问题就简单多了，正轴的公式就可这样问题就简单多了，正轴的公式就可以应用到横轴和斜轴投影中去，而只是地面上点的位置用不同的坐以应用到横轴和斜轴投影中去，而只是地面上点的位置用不同的坐标系表示而异。标系表示而异。 先介绍建立这种球面坐标系的方法，先介绍建立这种球面坐标系的方法，设在地球球面上选择一设在地球球面上选择一点点p作为球面坐标系的极。投影面在作为球面坐标系的极。投影面在p点与地球

9、面相切，过新极点点与地球面相切，过新极点p可做许多大圆，命名为垂直圈，再作垂直于垂直圈的各圈，命名为可做许多大圆，命名为垂直圈，再作垂直于垂直圈的各圈，命名为等高圈。这样垂直圈相当于地理坐标系的经线圈，等高圈相当于纬等高圈。这样垂直圈相当于地理坐标系的经线圈，等高圈相当于纬线圈，线圈，这样等高圈和垂直圈投影后的形式和变形分布规律和正轴方这样等高圈和垂直圈投影后的形式和变形分布规律和正轴方位投影时，情况完全一致。位投影时，情况完全一致。 无论是正轴方位投影还是横轴方位投影或是斜轴方位投影，无论是正轴方位投影还是横轴方位投影或是斜轴方位投影，他们的误差分布规律是一致的。他们的等变形线都是以投影他们

10、的误差分布规律是一致的。他们的等变形线都是以投影中心为圆心的同心圆，所不同的是在横轴和斜轴方位投影中，中心为圆心的同心圆，所不同的是在横轴和斜轴方位投影中，主方向和等高圈垂直圈一致，而经纬线方向不是主方向。主方向和等高圈垂直圈一致，而经纬线方向不是主方向。 六、几种方位投影变形性质的图形判别六、几种方位投影变形性质的图形判别 方位投影经纬线形式具有共同的特征，判别方位投影经纬线形式具有共同的特征，判别时先看构成时先看构成形式（经纬线网），判别是正轴、横轴、斜轴方位投影。形式（经纬线网），判别是正轴、横轴、斜轴方位投影。 正轴投影，其纬线为以投影中心为圆心的同心圆，经线正轴投影，其纬线为以投影中

11、心为圆心的同心圆，经线为交于投影中心的放射状直线，夹角相等。横轴投影，赤道为交于投影中心的放射状直线，夹角相等。横轴投影，赤道与中央经线为垂直的直线，其他经纬线为曲线。斜轴投影，与中央经线为垂直的直线，其他经纬线为曲线。斜轴投影，除中央经线为直线外，其余的经纬线均为曲线。除中央经线为直线外，其余的经纬线均为曲线。 然后根据中央经线上经纬线间隔的变化，判别变形性质然后根据中央经线上经纬线间隔的变化，判别变形性质。等角方位投影，在中央经线上，纬线间隔从投影中心向外逐等角方位投影，在中央经线上，纬线间隔从投影中心向外逐渐增大；等积方位投影，逐渐缩小；等距方位投影，间隔相渐增大；等积方位投影，逐渐缩小