5.可展表面
根据可展表面的形状,投影分为平面、圆锥和圆柱三种类型。表面和球体的关系包括切(Tangent)和割(Secant)两种。在切的情况下,圆柱投影的展开表面沿大圆与球体相切,圆锥投影沿小圆与球体相切,平面投影则与球体的某一点相切(图3.3);而在割的情况下,可展表面分割球体。
平面投影中,球体表面的点被投影到平面上。球面等角(Stereographic conformal)是该投影的一种常用类型,它假设表面与球体(而不是椭球体)的极点相切,使地理坐标投影转化为极坐标。平面投
通过方程(3.2),平面投影结果极坐标可以方便地转换成笛卡尔坐标形式。方程(3.6)实现了从地理坐标到平面坐标的正变换。对于地理信息系统的数据输入来说,它经常首先要求逆变换,以实现从数字化平面坐标向地理坐标的转换。平面投影的其它类型,还有球心(Geomonic)投影、兰勃特(Lambert)等面积投影和正射投影。
圆锥投影中,球体表面上的点投影到一个圆锥面上。这个圆锥或者与一个小圆(一条标准纬线)相切,或者穿过2个小圆(2条标准纬线)与其相割。与球体的一个标准纬线(余纬度x0)相切的等距离圆锥投影的正转换方程如下:
为了应用地理信息系统,需要将极坐标转化为笛卡儿坐标形式,其转换方程仍然应用方程(3.2)。一个常用的圆锥投影是穿过两个标准纬度的Lambert等角圆锥投影。
圆柱投影面是一个圆柱的展开面。普通墨卡托(Mercator)投影属于圆柱投影,圆柱轴通过地球的两极,并与地球赤道相切。球状地球的圆柱投影方程如下:
笛卡儿坐标的一个最广泛使用的系统是通用横轴墨卡托(Universal Transverse Merca-tor,UTM)系统,它是于1936年由国际测量与地球物理协会建立的,为许多国家以及国际制图组织所采用。
对于制作比例尺是1∶250000以及更大的区域地图来说,UTM是一个极好的系统。随着比例尺的减小,UTM投影变换的畸变程度将逐渐增大。
在假设地球为球状体的情况下,方程(3.6)到(3.8)给出了一般常用的正转换关系。