地图投影方式大盘点：从墨卡托到Web墨卡托

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地图投影方式大盘点：从墨卡托到Web墨卡托

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https://www.cnblogs.com/ban1234/articles/18524212

地图投影是将地球表面的三维空间信息转换为二维平面图的重要技术手段。不同的投影方式在保持形状、角度、面积等方面的特性各不相同，因此在航海、航空、地图制图等领域有着广泛的应用。本文将介绍几种常见的地图投影方式及其特点。

墨卡托投影

墨卡托投影（Mercator Projection）是一种正轴等角圆柱投影，由荷兰地图学家墨卡托（G.Mercator）于1569年创立。其原理是假设地球被围在一中空的圆柱里，赤道与圆柱相切，然后将地球中心的光线投影到圆柱面上，再将圆柱面展开成平面。

投影后经线是一组竖直的等距离平行直线，纬线是垂直于经线的一组平行直线。各相邻纬线间隔由赤道向两极增大。墨卡托投影保持了角度的正确性，因此常用作航海图和航空图，便于保持方向不变地航行。

图2-7 墨卡托投影示意图

高斯-克吕格投影

高斯-克吕格投影（Gauss-Kruger Projection）是一种等角横切椭圆柱投影，由德国数学家高斯于19世纪20年代拟定，后经克吕格于1912年补充完善。在这个投影上，角度没有变形。中央经线长度比等于1，没有长度变形。其余经线长度比均大于1，长度变形为正。

为了保证地图的精度，采用分带投影方法，即将投影范围的东西界加以限制，使其变形不超过一定的限度。高斯-克吕格投影有两种分带方法：6度带和3度带。

图2-9 高斯克吕格投影分带

UTM投影

UTM投影（Universal Transverse Mercator Projection，通用横轴墨卡托投影）是横轴等角割圆柱投影。此投影系统是美国编制世界各地军用地图和地球资源卫星像片所采用的投影系统，于1948年完成这种通用投影系统的计算。

UTM投影分带方法与高斯-克吕格投影相似，将北纬84度至南纬80度之间按经度分为60个带，每带6度。我国的卫星影像资料常采用UTM投影。

Web墨卡托投影

Web墨卡托投影是墨卡托投影的一种特例，采用了球体进行投影，是大多数网络地图提供商所采用的投影方式。其投影坐标范围为x[-20037508.3427892,20037508.3427892]，y[-20037508.3427892,20037508.3427892]。

Web墨卡托投影虽然在高纬度地区存在面积变形过大的问题，但其形状不变的特点使其在大范围地图显示中具有优势。同时，由于其实现简单、计算方便，被广泛应用于Google Maps、Virtual Earth等网络地理平台。

中国常用坐标系

北京54坐标系

北京54坐标系（BJZ54）为参心大地坐标系，以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。该坐标系的大地原点在原苏联的普尔科沃，采用多点定位法进行椭球定位，高程基准为1954年青岛验潮站求出的黄海平均海水面。

西安80坐标系

西安80坐标系的大地原点设在陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里。其参考椭球为GRS（1975）椭球体，采用多点定位，基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。

WGS-84坐标系

WGS-84世界大地坐标系的坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向BIH（国际时间服务机构）1984.0定义的地极（CTP）方向，X轴指向BIH定义的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系。

国家2000坐标系

国家2000坐标系的原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。其Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向，该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984.0的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转；X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000.0）的交点；Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。