Doublefox双狐培训教程

双狐图形编绘讲座地球是一个表面很复杂的球体，人们以假想的平均静止的海水面形成的“大地体”为参照，推求出近似的椭球体，理论和实践证明，该椭球体近似一个以地球短轴为轴的椭园而旋转的椭球面，这个椭球面可用数学公式表达，将自然表面上的点归化到这个椭球面上，就可以计算了。地球椭球体1）海福特椭球(1910)我国52年以前采用的椭球a=6378388mb=6356911.9461279mα=0.336700336702）克拉索夫斯基椭球(1940Krassovsky)北京54坐标系采用的椭球a=6378245mb=6356863.018773mα=0.335232986923）1975年I.U.G.G推荐椭球(国际大地测量协会1975)西安80坐标系采用的椭球a=6378140mb=6356755.2881575mα=0.00335281317784）WGS-84椭球(GPS全球定位系统椭球、17届国际大地测量协会)WGS-84坐标系椭球a=6378137mb=6356752.3142451mα=0.00335281006247常用椭球体类型地理坐标系统（GeographicCoordinateSystem）地理坐标系统：是以经纬度为地图的存储单位的。很明显，我们要将地球上的数字化信息存放到球面坐标系统上，如何进行操作呢？地球是一个不规则的椭球，如何将数据信息以科学的方法存放到椭球上？这必然要求我们找到这样的一个椭球体。这样的椭球体具有特点：可以量化计算的。具有长半轴，短半轴，偏心率。地理坐标系统（GCS）使用三维球面来定义地球表面上的空间位置。GCS一般被错误的认为是空间事物参照的数据集，其实GCS包括一个测定的角度、本初子午线以及参照数据集。地球表面上一个点用经度和纬度值来定义。经纬度是从地球中心到地球表面上这个点的角度量算的，其单位用度来表示。地理坐标系统（GeographicCoordinateSystem）大地坐标大地坐标（GeodeticCoordinate）概念:大地测量中以参考椭球面为基准面的坐标。地面点P的位置用大地经度L、大地纬度B和大地高程H表示。当点在参考椭球面上时，仅用大地经度和大地纬度表示。大地经度是通过该点的大地子午面与起始大地子午面之间的夹角，大地纬度是通过该点的法线与赤道面的夹角，大地高程是地面点沿法线到参考椭球面的距离。大地坐标大地坐标的确定:在地面上建立一系列相连接的三角形，量取一段精确的距离作为起算边，在这个边的两端点，采用天文观测的方法确定其点位（经度、纬度和方位角），用精密测角仪器测定各三角形的角值，根据起算边的边长和点位，就可以推算出其他各点的坐标我国参照前苏联从1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)椭球体建立了我国的北京54坐标系，1978年采用国际大地测量协会推荐的1975地球椭球体建立了我国新的大地坐标系--西安80坐标系。目前大地测量基本上仍以北京54坐标系作为参照。我国大地坐标我国大地高程我国高程的起算面是黄海平均海水面。1956年在青岛设立了水准原点，其他各控制点的绝对高程都是根据青岛水准原点推算的，称此为1956年黄海高程系。1987年国家测绘局公布：中国的高程基准面启用《1985国家高程基准》取代国务院1959年批准启用的《黄海平均海水面》。《1985国家高程基准》比《黄海平均海水面》上升29毫米。投影坐标系统（ProjectedCoordinateSystem）投影坐标系统：其是指为一个水平表面（例如打印的地图或者计算机屏幕）而设计的任何坐标系统。地图单位通常为米。任何一种投影坐标系统都是被定义在一个水平的二维表面之上的。不同于地理坐标系统，一种投影坐标系统通过二维性，往往具有固定的长度、角度和面积。投影坐标系统总是以一种地理坐标系统为基础的，也就是说基于球体或者椭球体的理论。那么为什么投影坐标系统中要存在地理坐标系统的参数呢？这时候，又要说明一下投影的意义：将球面坐标转化为平面坐标的过程便称为投影。好了，投影的条件就出来了：a、球面坐标b、转化过程（也就是算法）也就是说，要得到投影坐标就必须得有一个“拿来”投影的球面坐标，然后才能使用算法去投影！即每一个投影坐标系统都必须要求有地理坐标系统参数。投影坐标系统（ProjectedCoordinateSystem）在一个投影坐标系统中位置也是通过格网之中X、Y的坐标来定义的。在笛卡尔坐标系中，相对于中心位置每个位置都有一个X和Y坐标，它们分别定义了其水平和垂直位置。（如左图）显然在笛卡尔坐标系中，X轴和Y轴的单位是一致的，单位长度所代表的空间间隔也是相等的。四个象限分别代表着四种正负坐标的组合。投影坐标系统（ProjectedCoordinateSystem）地图投影不论我们把地球看作一个球体还是一个椭球体，必须转换它的三维表面来生成一个平面地图，这种数学上的转换通常被定义为地图投影。下图是一种简单的可视化方法来理解地图投影是怎样改变空间属性值。假设地球表面是透明的，并且画有地理格网，在其中心放一个光源，将其表面投射到一个圆柱面上，展开圆柱面发现水平纸上的格网的形状与地球上的差别很大，地图投影已经扭曲了格网形状。地图投影上图显示了三维特征被压缩到适合的一个平面之上的。地图投影将一个椭球体表面展平为一个水平面其实并不比将一个橘子皮展平容易——它往往会破裂。这个原理说明了地球表面在二维上产生的空间数据的形状、面积、距离或者方向的变形和扭曲。地图投影利用数学公式将球面上的椭球体坐标与一个水平面上的平面坐标联系起来。不同的投影产生不同类型的变形。一般的投影类型都是被设计用来减小一两个数据特征的变形程度。一种投影可能保持特征的面积不变而改变它的形状，另外一种投影可能保持距离不变而改变面积或者形状等等。地图投影地图投影的类型地图投影的不同类型被设计用于特定的目的。某一种地图投影可能被用于一个有限的范围内的大比例尺数据，而另外一种地图投影可能用于整个世界的小比例尺数据。为小比例尺地图而设计的地图投影的类型一般都是基于椭球体的地理坐标系统而不是球体的地理坐标系统。地图投影的类型划分有许多种方法，这里主要是基于投影变形出发的空间特征类型，下面重点讨论一下：等角投影、等积投影、等距投影、真实方向投影。（一）按照变形性质划分地图投影的类型形状不变积投影、等角投影、等距投影地图投影的类型1、等角投影（ConformalProjection）等角投影——投影面上某点的任意两个方向线夹角与椭球面上相应两线段夹角相等。等角投影可以保持局部的形状不发生变形。为了保持描述空间关系的某一角度不改变，等角投影必须显示彼此正交的地理格网线在地图上也以90度的角度正交。但是等角投影的缺点是被一系列弧段所包围的面积在这个过程中发生非常大的变形。所以从大范围来讲，没有任何投影可以保持形状不变。地图投影的类型2、等积投影（EqualareaProjection）等积投影——在投影平面上任意一块面积与椭球面上相应的面积相等，即面积变形等于零。等积投影可以保持被显示的地理特征的面积不改变。为了做到这一点，那么其它的特征—形状、角度和比例都被扭曲了。在等积投影中经纬线并不以真实的角度相交。但是在实际应用中，特别是一些小范围区域地图，角度变形并不十分明显，这样区别等积投影和等角投影是比较困难的。地图投影的类型可见面积和角度是相互排斥的两个特征，同时保持着两个属性不变的投影是不可能的。换句话说，等积投影总是歪曲地图特征中的角度关系；而等角投影总是歪曲面积关系。等角和等积两者都是全球性的特征，等角投影保持地图上每个地方不变形；而等积投影则保持每个地方的面积不变。这是与其他投影类型的最大区别。其它类型的地图投影既不是等积投影，也不是等角投影，主要包括两种，一是等距投影，二是真实方向投影。地图投影的类型3、等距投影（EquidistanceProjection）可见等距投影投影图上并不是不存在长度变形，它只是在特定方向上没有长度变形。等距投影的面积变形小于等角投影，角度变形小于等积投影。等距地图保持某些特定点之间的距离不变。任何投影的整幅地图上比例尺总是不同的，但是在许多例子中，沿着某一条或者更多的线上比例尺总是保持完全一致。大部分等距投影中，具有一条或者多条这样的线，其在地图上的长度与椭球面上相应线的长度是相等的，不论它是大圆还是小圆，直线还是曲线。这种距离被称为真实距离。例如，在正弦曲线投影中，赤道和所有的纬线圈都是真实长度。在其它的一些等距投影中赤道和所有的经线都是真实的。地图投影的类型4、真实方向投影（TrueDirectionProjection）真实方向投影即为方位投影（Azimuthal），国内教材按变形分类并不讲这种投影类型，我们后面也要提到。在曲面上两点之间的最短路径（例如地球就是沿着椭球面）等同于平面上两点之间的直线，即为经过这两点的大圆弧段的距离。所以真实方向投影就是保持一些这样的大圆弧段不变形，那么在地图上相对于中心所有点的方向或者方位都是正确的。一些真实方向投影也是等角投影、等积投影或者等距投影。地图投影的类型（二）按照构成方法划分几何投影：将椭球面上的经纬网投影到几何面上，然后将几何面展为平面而得到的。1、方位投影2、圆柱投影3、圆锥投影地图投影的类型（二）按照构成方法划分非几何投影：用数学解析法确定球面与平面之间点与点的函数关系。按经纬线形状分为：1、伪方位投影2、伪圆柱投影3、伪圆锥投影4、多圆锥投影地图投影的类型圆锥投影（1）切圆锥投影地图投影的类型（2）割圆锥投影圆锥投影地图投影的类型圆柱投影地图投影的类型方位投影地图投影的类型多圆锥投影地图投影的类型通过观测，距离测量等方法，来观察不同变形类型的投影坐标系统的变形情况。地图投影的类型常见圆锥投影及其用途等积割圆锥投影－－中国政区图。标准纬线分别为25°、45°（47°）等角割圆锥投影－－小比例尺地形图。标准纬线两条边纬与中央纬线长度变形绝对值相等。常见圆锥投影及其用途•1）中国全国地图投影：斜轴等面积方位投影、斜轴等角方位投影、彭纳投影、伪方位投影、正轴等面积割圆锥投影、正轴等角割圆锥投影。•2）中国分省（区）地图的投影：正轴等角割圆锥投影、正轴等面积割圆锥投影、正轴等角圆柱投影、高斯-克吕格投影（宽带）。•3）中国大比例尺地图的投影：多面体投影（北洋军阀时期）、等角割圆锥投影（兰勃特投影）（解放前）、高斯-克吕格投影（解放以后）。经纬网的特征经线为放射直线；纬线为同心圆。等距：纬距相等。等积：纬距从图幅中央向南北逐渐缩小。等角：纬距从图幅中央向南北逐渐扩大。方里网方里网:是由平行于投影坐标轴的两组平行线所构成的方格网。因为是每隔整公里绘出坐标纵线和坐标横线，所以称之为方里网，由于方里线同时又是平行于直角坐标轴的坐标网线，故又称直角坐标网。虽然我们可以认为方里网是直角坐标，大地坐标就是球面坐标。但是我们在一副地形图上经常见到方里网和经纬度网，我们很习惯的称经纬度网为大地坐标，这个时候的大地坐标不是球面坐标，她与方里网的投影是一样的（一般为高斯），也是平面坐标。方里网高斯－克吕格投影高斯—克吕格投影在英美国家称为横轴墨卡托投影。美国编制世界各地军用地图和地球资源卫星象片所采用的全球横轴墨卡托投影（UTM）是横轴墨卡托投影的一种变型。高斯克吕格投影的中央经线长度比等于1，UTM投影规定中央经线长度比为0.9996。在6度带内最大长度变形不超过0.04%。高斯－克吕格投影高斯—克吕格投影的变形特征是：在同一条经线上，长度变形随纬度的降低而增大，在赤道处为最大；在同一条纬线上，长度变形随经差的增加而增大，且增大速度较快。在6度带范围内，长度最大变形不超过0.14%。高斯－克吕格投影•我国规定1：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万、1：25万、1：50万比例尺地形图，均采用高斯克吕格投影。1：2.5至1：50万比例尺地形图采用经差6度分带，1：1万比例尺地形图采用经差3度分带。•6度带是从0度子午线起，自西向东每隔经差6为一投影带，全球分为60带，各带的带号用自