几何投影

从初中数学的角度来说(可参见人教网九年级下册电子课本第二十九投投影机影与视图),一般地,用光线照射物体,在某个平面(地面、墙壁等)上得到的影子叫做物体的投影(Projection),照射光线叫做投影线,投影所在的平面叫做投影面。

向量投影

,一个向量在另一个向量方向上的投影是一个数量。当θ为锐角时,它是正值;当θ为直角时,它是0;当θ为钝角时,它是负值;当θ=0°时,它等于∣b∣;当θ=180°时,它等于 -∣b∣。

设单位向量e是直线m的方向向量,向量AB=a,作点A在直线m上的射影A',作点B在直线m上的射影B',则向量A'B' 叫做AB在直线m上或在向量e方向上的正射影,简称射影。向量A'B' 的模 ∣A'B'∣=∣AB∣·∣cos〈a,e〉∣=∣a·e∣。     设两个非零向量a与b的夹角为θ,则将(∣b∣·cosθ) 叫做向量b在向量a方向上的投影。

由定义可知

,一个向量在另一个向量方向上的投影是一个数量。当θ为锐角时,它是正值;当θ为直角时,它是0;当θ为钝角时,它是负值;当θ=0°时,它等于∣b∣;当θ=180°时,它等于 -∣b∣。

设单位向量e是直线m的方向向量,向量AB=a,作点A在直线m上的射影A',作点B在直线m上的射影B',则向量A'B' 叫做AB在直线m上或在向量e方向上的正射影,简称射影。向量A'B' 的模 ∣A'B'∣=∣AB∣·∣cos〈a,e〉∣=∣a·e∣。     设两个·a与b的夹角为θ,则将(∣b∣·cosθ) 叫做向量b在向量a方向上的投影。

由定义可知

投影参数

仅有地图投影并不足以定义投影坐标系。可以声明数据集处于横轴墨卡托投影中,但这些信息并不充足。投影中心在哪?是否使用了比例尺因子?如果不知道投影参数的精确值,就无法重新投影数据集。

还可以了解投影对数据造成的变形程度。如果对澳大利亚感兴趣,但知道数据集的投影中心是 0,0(即赤道与格林尼治本初子午线的交点),那么您可能想要更改投影的中心。

每种地图投影都有一组必须定义的参数。参数用于指定原点以及为感兴趣区域自定义投影。角度参数使用地理坐标系单位,而线性参数使用投影坐标系单位。

线性参数

东移假定值是应用到 x 坐标原点的线性值。北移假定值是应用到 y 坐标原点的线性值。

通常使用东移假定值和北移假定值来确保所有 x 值和 y 值都是正数。也可以使用东移假定值和北移假定值参数来缩小x 坐标值或 y 坐标值的范围。例如,如果知道所有 y 值均大于 5,000,000 米,则可使用 -5,000,000 的北移假定值。

在垂直近侧透视投影中,高度定义球体或旋转椭球体表面上方的透视点。

角度参数

  • 方位角定义投影的中心线。旋转角度用于测量北偏东方向的角度。它在洪特尼斜轴墨卡托投影、改良斜正形投影和局部投影中与方位角配合使用。
  • 中央子午线定义 x 坐标的原点。
  • 起始经度定义 x 坐标的原点。中央子午线与起始经度参数同义。
  • 中央纬线定义 y 坐标的原点。
  • 起始纬度定义 y 坐标的原点。此参数可能并不在投影中心。特别地,圆锥投影使用此参数设置感兴趣区域下 y 坐标的原点。在这种情况下,不需要设置北移假定值参数来确保所有 y 坐标都是正数。
  • 中心经度与洪特尼斜轴墨卡托投影中心(两点和方位角)配合使用来定义 x 坐标的起点。它通常与起始经度和中央子午线参数同义。
  • 中心纬度与洪特尼斜轴墨卡托投影中心(两点和方位角)配合使用来定义 y 坐标的原点。它几乎总是投影的中心。
  • 标准纬线 1 和标准纬线 2 与圆锥投影配合使用来定义比例为 1.0 的纬线。使用一条标准纬线定义兰勃特等角圆锥投影时,第一条标准纬线定义 y 坐标的原点。

对于其他圆锥投影来说,y 坐标原点由起始纬度参数确定。

  • 第一点的经度
  • 第一点的纬度
  • 第二点的经度
  • 第二点的纬度

以上四个参数在两点等距投影和洪特尼斜轴墨卡托投影中使用。它们指定两个用来定义投影中心轴的地理点。

  • 伪标准纬线 1 用于在 Krovak 投影中定义斜圆锥的标准纬线。
  • XY 平面旋转定义 Krovak 投影的方向,以及 x 和 y 比例参数。

无单位参数

  • 比例尺因子是应用于地图投影中心点或中心线的无单位值。

比例尺因子通常略小于 1。使用横轴墨卡托投影的通用横轴墨卡托 (UTM) 坐标系的比例尺因子为 0.9996。沿投影中央子午线的比例是 0.9996,而不是 1。这将创建两条几乎平行的线,它们距比例为 1.0 的位置大约 180 千米(或约1°)。该比例尺因子减小了感兴趣区域上投影的总体变形程度。

  • 在 Krovak 投影中使用 X 比例和 Y 比例对轴进行定向。

在立方体投影和富勒投影中,使用选项参数。在立方体投影中,使用选项定义极面的位置。在富勒投影中,当选项为 0时,将显示所有 20 个面。指定 1 到 20 之间的某个选项值将显示单一面。在立方体投影中,有效的选项值介于 0 到 15之间。[1]

举例详述

有时光线是一组互相平行的射线,例如太阳光或探照灯光的一束光中的光线。由平行光线形成的投影是平行投影(Parallel projection).由同一点(点光源发出的光线)形成的投影叫做中心投影(Center projection)。投影线垂直于投影面产生的投影叫做正投影。投影线不垂直于投影面产生的投影叫做斜投影。物体投影的形状、大小与它相对于投影面的位置和角度有关。

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  • 更新时间: 2015-01-08