投影方位

到目前为止,对于地图显示的讨论还集中在纵向上,但这不是最常用的投影方位,下面介绍横向、倾斜和歪斜等几个方位的投影。[大谦MATLAB,dqmatlab点com]

投影方位主要是针对地图显示而言的,但是,后面也会讨论如何将投影方位作为坐标系信息应用于地图变量,进行地图分析。

地图坐标系的origin属性是一个描述投影几何特征的矢量,它具有以下形式:

code.matlab
origvec=[latitude longitude orientation]

其中,latitude和longitude分别表示进行投影计算的中心点的地理坐标。Orientation为方位角,指向正上方的角度为0°。该矢量的默认值为[0 0 0],即,投影集中在地理点(0°,0°)上,从这一点出发,北极在正上方的位置。这样的显示是纵向的显示。实际上,只改变origin矢量的经度值不会改变方位,在纵向方位上,赤道的纬度始终为0°。

对于纵向而言,柱面沿赤道与地球相切,改变origin矢量的longitude值,对应于绕柱面的中心轴旋转球体。基于对纵向方位投影的理解,可以很容易地理解其他方位的投影。纵向和其他方位的投影如图4-4中所示。

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图4-4 纵向和其他方位的投影

下面介绍一个伪柱面投影,使用了正弦曲面。首先查看纵向投影的结果,如图4-5所示。

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图4-5 纵向投影结果

使用纵向投影时,北极位于图像顶部。为了创建横向方位的投影,假设将北极向下拉,一直拉到图像的中心,它原来的位置为(0°,0°)。图框的形状不变,仍然是正弦曲面投影,如图4-6所示。

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图4-6 横向投影结果

纵向和横向投影可以认为是极端的情况,界于二者之间的投影就是倾斜投影。在概念上,如果将北极放到纵向投影中的(45ºN, 0°)点上,生成的结果将是一个简单的倾斜投影,如图4-7所示。

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图4-7 倾斜投影结果

origin矢量为[45 0 45]时的投影结果如图4-8所示。为歪斜投影,首先将新原点拉到投影中心(45ºN, 0°),然后旋转,直到北极相对于新原点位于顺时针45°的方向上。

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图4-8 歪斜投影结果

不管在哪个方位,投影的特征都要保持下来。就像上面各图所显示的,图像的外观、图框等都不会改变。与方向无关的特征也不会改变,如正弦曲面投影是等面积的,而且在任何方位上都是这样。与方向有关的特征必须小心考虑,比如,对于纵向的正弦曲面投影,沿任何经线和中心纬线,比例都是不变的,但对于歪斜的情况就不是这样了,歪斜时,沿这些经线和纬线对应的基准投影的线条才是不变的。

基准投影可以认为是标准坐标系,以及与它相一致的纵向投影。其他方位可以认为是坐标变换。

将地图投影导致的变形进行图形显示的一种标准方法是沿球面在均匀间隔的位置上显示小圆。投影以后,小圆显示为不同大小、长度和方向的椭圆,椭圆的大小和形状反映了投影的变形情况。正射投影对应的椭圆是圆,等面积投影对应的椭圆具有相同的面积。可以用命令tissot显示这些椭圆,用clmo Tissot命令删除它们。如图4-9所示。

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图4-9 用小圆表示投影导致的变形

使用mdistort函数进行显示,是一个更为量化的方法。这个函数在地图上绘制比例、面积或角度变形的等值线。在选择投影类型和投影参数时这种方法很有用。图4-10显示了歪斜正弦曲面投影地图中比例变形百分比的等值线。沿基准投影坐标轴变形为0的特点在图中表现得很明显。

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图4-10 用等值线表示变形