Google Maps中的地图投影

Google Maps所使用的地图投影,常被称作Web Mercator或Spherical Mercator,它与常规墨卡托投影的主要区别就是把地球模拟为球体而非椭球体。

什么是墨卡托投影?

墨卡托(Mercator)投影,又名"等角正轴圆柱投影",荷兰地图学家墨卡托(Mercator)在1569年拟定,假设地球被围在一个中空的圆柱里,其赤道与圆柱相接触,然后再假想地球中心有一盏灯,把球面上的图形投影到圆柱体上,再把圆柱体展开,这就是一幅标准纬线为零度(即赤道)的"墨卡托投影"绘制出的世界地图。

为什么选择墨卡托投影?

墨卡托投影的"等角"特性,保证了对象的形状的不变行,正方形的物体投影后不会变为长方形。"等角"也保证了方向和相互位置的正确性,因此在航海和航空中常常应用,而Google们在计算人们查询地物的方向时不会出错。

墨卡托投影的"圆柱"特性,保证了南北(纬线)和东西(经线)都是平行直线,并且相互垂直。而且经线间隔是相同的,纬线间隔从标准纬线(此处是赤道,也可能是其他纬线)向两级逐渐增大。

但是,"等角"不可避免的带来的面积的巨大变形,特别是两极地区,明显的如格陵兰岛比实际面积扩大。

为什么是圆形球体,而非椭球体?

这说来简单,仅仅是由于实现的方便,和计算上的简单,精度理论上差别0.33%之内,特别是比例尺越大,地物更详细的时候,差别基本可以忽略。

Web墨卡托投影坐标系

以整个世界范围,赤道作为标准纬线,本初子午线作为中央经线,两者交点为坐标原点,向东向北为正,向西向南为负。

X轴:由于赤道半径为6378137米,则赤道周长为2*PI*r = 20037508.3427892,因此X轴的取值范围:[-20037508.3427892,20037508.3427892]。

Y轴:由墨卡托投影的公式可知,当纬度φ接近两极,即90°时,y值趋向于无穷。Google Maps的解决方案是把Y轴的取值范围也限定在[-20037508.3427892,20037508.3427892]之间

对应的地理坐标系

经度:这边没问题,可取全球范围:[-180,180]。

纬度:上面已知,纬度不可能到达90°,懒人们为了正方形而取的-20037508.3427892,经过反计算,可得到纬度85.05112877980659。因此纬度取值范围是[-85.05112877980659,85.05112877980659]。

相关坐标计算

Google Maps组织方式是地图瓦片金字塔,其他厂商也差不多,算法有:比Google的QRST,微软的四叉树,OSGeo的TMS等。

转载:Google Maps地图投影全解析

Google Map中的地图坐标系统 ENVI5.0安装破解方法

作者:,GIS爱好者。
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