基于GIS視域下解析地圖投影的變化

丁峰

摘要：隨著信息技術(shù)手段的不斷提升，GIS的應(yīng)用得到了更多發(fā)展機會和創(chuàng)新空間。文章將闡述GIS視域下地圖投影的概念、變化和分類，歷經(jīng)大地水準面，到參考橢球，再到地圖投影，將對比分析出不同規(guī)則地球體和平面地圖在點上的對應(yīng)關(guān)系。

關(guān)鍵詞：GIS視域 地圖投影 探討

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0092-01

地球的表面是不能夠進行開展的，是一個曲面，但是地圖卻是一個平面。想要更加準確的將地球空間信息和數(shù)據(jù)進行精準確定，標注在地圖上，就要進行地圖投影工作。基本原理是：將假定一個投影面，把投影面和投影原面，也就是地球橢球面進行相切、多面切和相割等操作，利用某種條件把投影原面上邊的大地坐標點逐一投射到平面坐標內(nèi)，就形成了地圖投影。

1 地圖投影變化的技術(shù)手段

地圖投影方式有很多個種類，選取不同類別的地圖投影技術(shù)將會產(chǎn)生出不同形態(tài)的投影變形，地圖投影變換的內(nèi)涵式要將一種地圖投影點坐標進行轉(zhuǎn)換的過程，可采取的轉(zhuǎn)換方式分為以下三種：

（1）直接變換法：在兩種投影手段之間建立直接的解析關(guān)系式，從而將一宗投影轉(zhuǎn)換成為另一種投影，也可以稱之為正解變換。（2）反解變換法：經(jīng)由中間過渡的一種技術(shù)手段，將一種投影坐標反解出另一種地理坐標，將地理坐標代入到其它投影坐標公式中，實現(xiàn)兩種投影坐標之間的相互轉(zhuǎn)換。（3）數(shù)值變換法：是在兩種不同的投影體系之間建立出一種線性方程組，按照兩種投影方式的特點和變化規(guī)律，在變化區(qū)域內(nèi)進行若干同名點的解析，從而推算出方程組系數(shù)，實現(xiàn)兩種不同投影方式之間的坐標轉(zhuǎn)換。

2 基于GIS視域下的地圖投影轉(zhuǎn)換

地理信息系統(tǒng)是建立在統(tǒng)一坐標體系上的，只要涉及到地理信息系統(tǒng)，就會牽涉到地圖投影的變換。地理信息系統(tǒng)有三個最為基礎(chǔ)的功能：空間分析、數(shù)據(jù)輸入與編輯、輸出顯示，這些功能夠離不開地圖投影的變換。

2.1 GIS中地圖投影的定義

國內(nèi)的GIS系統(tǒng)，采用的是與我國基礎(chǔ)比例尺寸地形圖系列一致的地圖投影系統(tǒng)。大多數(shù)的地理信息系統(tǒng)軟件，自身都具備變換功能和投影選擇功能。以國際間通用的地理信息系統(tǒng)軟件---Mapinfo為例，這種軟件將通過對話框的形式向用戶提供兩級目錄菜單，為用戶提供投影方式選擇，其坐標體系將決定著投影的參數(shù)，包含定位參數(shù)、橢球體參數(shù)和標準緯線等，用戶可以根據(jù)不同坐標體系的數(shù)據(jù)進行新的創(chuàng)建，以滿足自身的實際需求。

2.2 空間分析模塊的地圖投影轉(zhuǎn)換

空間分析是GIS的功能之一，是用以區(qū)分和其他系統(tǒng)之間特點的，空間分析是對空間位置數(shù)據(jù)進行的整合和操作，例如二維模型分析、空間迭加、緩沖區(qū)分析、數(shù)據(jù)檢索和最佳路徑分析等等。顯然，在沒有對坐標系統(tǒng)進行統(tǒng)一和整合的情況下，是不能夠完全實現(xiàn)空間分析操作的。比如說，兩個圖層之間選取的投影方式不同，其地理位置和圖形大小就會不同，就會很難實現(xiàn)兩個圖層之間的疊加。

2.3 數(shù)據(jù)輸入與編輯模塊的地圖投影轉(zhuǎn)換

地理信息系統(tǒng)有著十分豐富的數(shù)據(jù)資源，包含各種不同的地形圖、衛(wèi)星遙感影像、航行拍攝像片和各類專題地圖影像等，這些數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)一坐標，所以要運用地圖投影轉(zhuǎn)換對數(shù)據(jù)進行定位，將其數(shù)據(jù)進行輸入和編輯，進而能夠在同一個平面坐標系統(tǒng)上出現(xiàn)，采用數(shù)據(jù)輸入與編輯模塊就可以很好的解決這個問題，對數(shù)據(jù)進行存儲和處理。

2.4 輸出顯示模塊的地圖投影轉(zhuǎn)換

GIS輸出顯示系統(tǒng)應(yīng)當依據(jù)用戶需求，提供不同產(chǎn)品，改變傳統(tǒng)的產(chǎn)品形式。要通過投影的變換充分實現(xiàn)用戶需要進行投影的地圖。

3 地圖投影的分類

3.1 按照地圖投影構(gòu)成的方式分類

（1）幾何投影。這種投影方式將集合透視的特征，將透視的變化規(guī)律作為主要依據(jù)，將地球的橢球面上經(jīng)緯網(wǎng)數(shù)據(jù)投影在平面上，或是將數(shù)據(jù)投影到類似圓錐等幾何圖形的表面上，建立方位投影或圓錐投影。方位投影的輔助面是一個平面，能夠?qū)⑶蝮w和平面進行相割或相切，能夠把球體表面經(jīng)緯網(wǎng)數(shù)據(jù)信息投射在平面上，構(gòu)成一種投影效果。圓錐投影將借助圓錐作為輔助面，使圓錐表面和球體進行相割或相切，把球體表面經(jīng)緯網(wǎng)數(shù)據(jù)信息投射在圓錐表面上，最后將圓錐的表面進行鋪平展開，形成一種投影。在幾何投影的轉(zhuǎn)換過程中，可以劃分為橫軸投影、正軸投影和斜軸投影。（2）非幾何投影。通過對幾何投影弊端的改善，突破幾何投影的局限性，通過不同解析方案將幾何投影升級成為了非幾何投影。這種轉(zhuǎn)換方式將不再借助任何投影面，依照制圖過程中的實際要求和特定要求，結(jié)合制圖的區(qū)域、形狀等特點，選取適宜投影的條件，采取數(shù)學解析方式，計算得到投影的公式，從而進步一精準確定平面之間和球面之間的點對點函數(shù)關(guān)系。在非幾何投影的轉(zhuǎn)換過程中，按照經(jīng)緯線的形狀可以劃分為偽圓錐投影和偽方位投影等。

3.2 按照地圖投影的變形性質(zhì)分類

（1）等角投影。等角投影的優(yōu)點在于能夠維持投影角度不變，起到穩(wěn)定的作用，適用于洋流圖、交通圖和風向圖等。在投影面上，兩條方向線的夾角角度和橢球面上的對應(yīng)夾角角度相等，球面上的局部區(qū)域內(nèi)物體輪廓可以維持形狀不受改變。（2）等積投影。地球橢球面的輪廓在經(jīng)過投影過后，面積會維持在一定的范圍內(nèi)，不容易發(fā)生改變，等積投影的角度變形較大，對于計算過程較為精準，因此使用與要求較高的社會經(jīng)濟地圖和自然地圖等。（3）任意投影。這種投影技術(shù)一般適用于中小學課程教育中對于用圖的要求，既不等積也不等角，其角度、長度和面積三種方式共同存在。面積變形會小于等角投影，角度變形會小于等積投影。

4結(jié)語

總之，基于GIS視域下的地圖投影技術(shù)手段分為很多個種類，在實際應(yīng)用過程中要依據(jù)不同的用戶需求進行具有針對性的應(yīng)用。地圖投影式將不完全規(guī)則的橢球體上端數(shù)據(jù)，客觀真實的轉(zhuǎn)換在平面上的一種數(shù)學方式，是GIS各類數(shù)據(jù)源的錄入基礎(chǔ)，只有對其進行綜合分析和評價，才能保證輸出狀態(tài)的準確，才能夠更好的為我們提供地圖等研究工具。在對各類地理信息系統(tǒng)進行創(chuàng)建的過程當中，要結(jié)合不同投影方式的特點、性質(zhì)和變化規(guī)律，選擇正確的處理方式，提升投影轉(zhuǎn)換的效率。

參考文獻

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