Классификация картографических проекций

Картографические проекции различают:

1. По характеру искажений:

а) равновеликие, в которых на карте отсутствует искажение площадей, следовательно, соотношение площадей территорий передается правильно. В этих проекциях карты больших территорий отличаются значительными искажениями углов и форм. В равновеликих проекциях масштаб площади но чаще всего Масштаб длин равен:

Максимальное искажение углов в равновеликих проекциях лучше вычислять по формулам тангенсов, которые в этих проекциях принимают вид:

б) равноугольные, в которых отсутствуют искажения углов. Вследствие этого в них не искажаются также формы бесконечно малых фигур, т.е. отсутствует искажение углов , …
а масштаб длин в любой точке остается одинаковым по всем направлениям, т.е. . В этих проекциях карты больших территорий отличаются значительными искажениями площадей, а масштаб площади

в) равнопромежуточные, в которых масштаб длин по одному из главных направлений сохраняется постоянным, т.е. a=1 или b=1. В них искажения углов и искажения площадей как бы уравновешены;

г) произвольные, в которых на карте в любых соотношениях имеются искажения и углов, и площадей;

2. По виду вспомогательной поверхности, на которую проектируется земной эллипсоид или шар при его отображении на плоскости:

а) азимутальные в которых поверхность эллипсоида или шара переносится на касательную к ней или секущую её плоскость;

б) цилиндрические в которых поверхность эллипсоида или шара переносится на боковую поверхность касательного к ней или секущего её цилиндра, после чего последний разрезается по образующей и развертывается в плоскость;

в) конические в которых поверхность эллипсоида или шара переносится на боковую поверхность касательного к ней или секущего её конуса, а затем последний разрезается по образующей и развертывается в ней.

3. По ориентировке вспомогательной поверхности относительно полярной оси или экватора эллипсоида или шара различают проекции (рисунок 14-17):

а) нормальные, в которых ось вспомогательной поверхности совпадает с осью земного эллипсоида или шара; в азимутальных проекциях плоскость перпендикулярна к полярной оси

б) поперечные в которых вспомогательной поверхности лежит в плоскости экватора земного эллипсоида или шара и перпендикулярна к полярной оси; в азимутальных проекциях плоскость перпендикулярна к нормали, лежащей в экваториальной плоскости поверхности

в) косые, в которых ось вспомогательной поверхностью совпадает с нормалью, находящейся меду полярной осью и плоскостью экватора земного эллипсоида или шара; в азимутальных проекциях плоскость к этой нормали перпендикулярна

Конические проекции обычно применяют в нормальной ориентировке.

В косых и поперечных проекциях картографические сетки отличаются от сетки нормальных проекций. В этих проекциях с нормальной сеткой схожи сетки вертикалов и альмукантаратов. Вертикалы и альмукантараты можно рассматривать как смещенные меридианы и параллели, получившиеся после перемещения географического полюса в положение Q, которое показано в косой ориентировке. В поперечной ориентировке полюс Q лежит на экваторе, а в нормальной – совпадает с географическим полюсом.

Положение вертикала определяется азимутом – двугранным углом между плоскостью меридиана полюса и плоскостью, проведенной через нормаль в точке в направлении на текущую точку Положение альмукантарата определяется зенитным расстоянием отсчитываемым от полюса до текущей точки Вертикали – линии, для которых альмукантараты – линии, для которых После перемещения на поверхности относимости полюса в географический полюс вертикалы совпадают с меридианами, альмукантараты – с параллелями. В случае шара вертикалы – дуги больших кругов, альмукантараты – дуги малых кругов. Величины называют полярными сферическими координатами. Переход от широт долгот к азимутам, а и зенитным расстояниям осуществляется по формулам сферической тригонометрии:

где широта и долгота полюса В случае поперечной ориентировки формулы упрощаются.

4. По виду нормальной картографической сетки, прежде всего, выделяют проекции, в которых параллели изображаются на плоскости линиями постоянной кривизны, то есть прямыми линиями, окружностями или их дугами. Наиболее распространенные картографические проекции показаны на рисунке 18:

а) азимутальные (рисунок 18а), в которых параллели изображаются концентрическими окружностями, а меридианы – прямыми, исходящими из общего центра параллелей под углами равными разности их долгот.

б) конические (рисунок 18б), в которых параллели изображаются дугами концентрических окружностей, а меридианы – прямыми, расходящимися из общего центра параллелей под углами, пропорциональными разности их долгот.

в) цилиндрические (рисунок 18в), в которых меридианы изображаются равноотстоящими параллельными прямыми, а параллели – перпендикулярными к ним прямыми, в общем случае не равноотстоящими; известны обобщенные цилиндрические проекции, в которых расстояние между меридианами есть более сложная функция долготы.

г) псевдоазимутальные (рисунок 18г), в которых параллели изображаются концентрическими окружностями, меридианы – кривыми, сходящимися в точке полюса, средний меридиан – прямой.

д) псевдоконические (рисунок 18д), в которых параллели изображаются дугами концентрических окружностей, средний меридиан прямой, проходящий через их общий центр, а остальные меридианы – кривые.

е) псевдоцилиндрические (рисунок 18е), в которых параллели изображаются параллельными прямыми, средний меридиан – прямая, перпендикулярная к параллелям, а остальные меридианы – кривые или прямые, наклоненные к параллелям.

ж) полиазимутальные, в которых параллели изображаются эксцентрическими окружностями, меридианы – кривыми, сходящимися в точке полюса, средний меридиан – прямой.

з) поликонические проекции (рисунок 18ж), в которых параллели изображаются дугами эксцентрических окружностей с радиусами тем большими, чем меньше их широта, средний меридиан – прямой, на котором расположены центры всех параллелей, остальные меридианы – кривые.

Кроме перечисленных существуют проекции, в которых параллели изображаются линиями переменной кривизны. Иногда проекции, не входящие ни в один из этих классов, называют условными. Иногда особо выделяют круговые проекции, в которых и меридианы, и параллели изображаются окружностями или их дугами, однако их можно рассматривать и как частный случай поликонических.

5. По способу получения различают проекции:

 

Рис. 2.6. Системы координат в нормальной конической проекции

а) перспективные, которые получают перспективным проектированием точек поверхности, чаще всего шара на плоскость, поверхность цилиндра или конуса. Соответственно получают перспективные азимутальные, цилиндрические или конические проекции. Практическое применение имеют две первые. В зависимости от того, где расположен центр проектирования (точка глаза), получают проекции:

— гномонические – проектирование из центра шара;

— стереографические – проектирование с поверхности шара;

— внешние – точка глаза за пределами шара на конечном расстоянии от него;

-ортографические – проектирование из бесконечности параллельными прямыми лучами;

-если шар проектируется изнутри – получают перспективные проекции с негативным изображением;

— при проектировании снаружи, когда из центра проектирования (точки глаза) видна внешняя поверхность шара, получают проекции с позитивным изображением;

б) производные, которые получают преобразованием одной или несколько ранее известных проекций путем комбинирования и обобщения их уравнений, введением в уравнения дополнительных постоянных, деформацией проекций в одном или нескольких направлениях, изменением их уравнений, минимизацией по какому-то критерию искажений в них, аналитическими преобразованиями их уравнений и т. п.;

в) составные, в которых отдельные части картографической сетки построены в разных проекциях или в одной проекции, но с разными параметрами – постоянными величинами, входящими в уравнения картографической проекции.

 
 

 

 

Рис. 2.7. Система прямоугольных координат, а нормальной цилиндрической поверхности

 

 

6. По особенностям использования различают проекции:

а) Многогранные, в которых параметры проекции подобраны для каждого листа или группы листов многолистной карты;

б) Многополосные в которых параметры подобраны для каждой отдельной полосы, на которые при отображении разбивается поверхность эллипсоида или шара.