玩转地图投影公式，经过例题对兰伯特投影与墨卡托投影求取正反解

     hello~~今天yogurt要和你们分享的是如何玩转地图投影的公式，由正解公式求解：(Lat,Lon)-->(E,N)，或者由反解公式求解：（E,N）-->（Lat,Lon）。关于怎么进行投影？你们能够参考我以前写过的一篇《.gen地图文件的投影编程实现（以墨卡托投影和兰伯特投影为例）》http://www.cnblogs.com/to-sunshine/p/6048438.html。接下来，yogurt先给你们简单介绍一下地球椭球及其参数，还有兰伯特投影和墨卡托投影公式，让你们对于投影这个概念和过程有个大体地了解。而后，经过两个例子分别对兰伯特投影和墨卡托投影进行正反算求解。

============================yogurt小课堂开课了===========================

    什么叫作地球椭球？咱们都知道地球是一个两边宽上下扁的不规则椭球体。那么为了简化计算，咱们把这个椭球体近似看做一个标准椭球体，它拥有如下参数：

长半径：a    ；                                 短半径：b    ；

扁率：

第一偏爱率：             第二偏爱率：       

 

扁率与偏爱率的关系为：e ² = 2 X f - f ²    。

    固然，地球椭球体与普通标准椭球体仍是有必定区别的，下面的参数则是地球椭球体特有的：     首先，咱们要来了解这两个概念：

法截面：设过椭球表面上任意一点A作法线AL，经过法线的平面所截成的截面；

子午圈截面：包含子午圈的椭球体截面；       -->   对应曲率半径 （该半径对应的圆弧是与全部经线相平行的）

卯酉圈截面：垂直于子午圈截面的法截面。    -->   对应曲率半径（该半径cos以后获得的半径是对应的纬线圈上的半径，对应的圆弧是与全部纬线相平行的）

如图：

 

假设某点   纬度：ρ    经度：λ

由   弧长 l = 半径 r X  弧度φ  获得：

南北方向弧长：dN = M X dρ   ，    东西方向弧长：dE = （N X cosρ） X dλ    。

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    什么叫作地图投影呢？即：创建平面上的点（用平面直角坐标或极坐标表示） 和地球表面上的点（用纬度Φ和经度λ表示）之间 的函数关系，用数学表达这种关系，就是：

    兰伯特投影：是等角正轴割圆锥投影；        墨卡托投影：是等角正切圆柱投影。

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一、  利用兰伯特等角投影正解和反解公式进行求解

正解公式由(Lat,Lon)à(E,N)：

注：设原点纬度为，原点经度为，第一标准纬线φ1，第二标准纬线φ2，则：

（来自我老师课件）

反解公式由（E,N）à（Lat,Lon）：

注：设原点纬度为，原点经度为，第一标准纬线φ1，第二标准纬线φ2，则：

（来自我老师课件）

 

二、  利用墨卡托投影的正解和反解公式进行求解

正解公式由（B，L）à（X，Y）：

注：设标准纬度B0，原点纬度0，原点经度L0

（来自我老师课件）

 

反解公式由（X，Y）à（B，L）：

注：设标准纬度B0，原点纬度0，原点经度L0

（来自我老师课件）

 

=================================下课了================================

    下面用两道例题来实践一下这个正反解算过程。

    第一题：根据Clarke 1986椭球体及如下参数，利用兰伯特投影求解 Lat = 28°30’ N ，Lon = 96° W的N、E坐标，而后反算Lat/Lon，写出主要步骤。已知该椭球体的参数以下：

    a = 6378206.400 m       1/f=294.97870    

    原点纬度: 27°50’N         原点经度: 99° W

    第一标准纬线纬度: 28°23’ N        第二标准纬线纬度：30°17’ N

    东偏移: 609,600 meter       北偏移: 0 meter

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1、正解：

一、参数分析：

由公式

可知，须要求出未知参数r、rf和角度，这三个参数也有求解公式。

观察参数的求解公式：

可知，m公式能够算出m1和m2,；t公式能够算出t1和t2和tf；n和f的值是惟一的；还须要根据扁率f算出椭圆的第一偏爱率e。

 

二、求解过程：

（1）首先根据f的值求出基本参数e；

（2）而后就能够根据e的值和已知点的纬度以及第一和第二标准纬线算出m一、m2和t、t一、t二、tf的值；

（3）接着就能够根据m一、m2和t一、t2算出n的值；

（4）再根据m一、t1和n能够算出未知参数角度和F；

（5）最后根据这些参数能够算出最后的未知参数 r 和 rf 的值。

（6）将求解出来的r和角度带入公式，获得投影后的经度；

将求解出来的rf和角度带入公式，获得投影后的纬度。

 

三、结果：（903253.1578,169962.9044），过程超级难算的，这个结果yogurt也不敢保证正确哦（〒_〒）

 

2、反解：

一、参数分析：

由公式：

可知，须要求出未知参数t’、e以及 θ‘ 和n，尤为第一个公式未知数 φ 同时在等式的两侧就须要迭代直到两次迭代的结果很是接近为止，另外的四个参数也有求解公式。

观察参数的求解公式：

可知，Ef、Nf是题目中已知的假东和假北值，e、n、F、rf能够用正解中算出的值对应，剩下的r’、t’、角度’是须要求的。

 

二、求解过程：

（1）根据E、Ef和rf、N、Nf求出r’和角度’；

（2）根据r’的值和a、F、n求出t’；

（3）最后把t’和e带入到公式，假设 φ 的值为25°N带入公式右边，

计算以后获得一个新的 φ1，将 φ1带入公式右边，计算获得 φ2，重复带入公式右边，直到某个 φ 带入后算出来的 φ 值和带入前很是接近为止，获得 φ 最终的结果；

把角度 θ’、和n还有原点经度带入公式，获得投影前的经度值。

 

三、结果：（96,28.5）过程超级难算的，这个结果yogurt也不敢保证正确哦（〒_〒）

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    第二题：根据Krassowski 1940椭球体及如下参数，利用墨卡托投影求解 Lat = 53°00’ N ，Lon = 53° E的N、E坐标，而后反算Lat/Lon，写出主要步骤。已知该椭球体的参数以下：

    a = 6378245.0 m       1/f = 298.3

    原点经度：51° W        第一标准纬线纬度：42° N

    西偏移：300,000 meter         北偏移：300,000 meter

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1、正解：

一、参数分析：

由公式：

可知，须要求出未知参数e和K，K也有求解公式。

观察参数的求解公式：

 

可知，除了题目已知参数外，还须要算出椭球体的短半轴和第二偏爱率e’。

 

二、求解过程：

（1）根据扁率 f 和第一偏爱率的关系算出第一偏爱率e；

（2）根据 e 和 a 的关系能够算出短半轴 b 的值；

（3）根据 a 和 b 能够算出第二偏爱率 e’；

（4）根据 K 的求解公式，利用a、b和 e’ 以及标准纬度 B0 的值算出K；

（5）将K和e代入公式，获得投影后的纬度；将K代入公式，获得投影后的经度值。

 

三、结果：（-162372.5867,5067861.1471）一样，过程超级难算的，这个结果yogurt也不敢保证正确哦（〒_〒）

 

2、反解：

一、参数分析：

由公式其中参数EXP为天然对数底，

可知其余所需的参数分别是K和e能够用正解中算出值，以及题目中已知的原点纬度L0。

 

二、求解过程：

（1）根据Y、K和原点经度L0，利用公式直接获得投影前的经度；

根据EXP、K、X和e的值带入公式，假设B的值为50°N带入公式右边，，获得一个新的B1，再将B1带入公式右边获得B2，重复带入，直到带入前和带入后的值很是接近时为止，获得投影前的纬度值。

 

三、结果：（53,53）一样，过程超级难算的，这个结果yogurt也不敢保证正确哦（〒_〒）~~

 

    好啦，今天yogurt就和你们讲到这里啦，你们有什么不明白的能够评论提问，我看到就会解答哒~~