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瓦片地图原理

GIS介绍

地理信息系统(Geographic Information System或 Geo-Information system,GIS)有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下,对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。和维护性。

常见类型
WebGIS
MoblieGIS
GIS System Platform (军事、专业桌面程序等)

GIS的功能
定位、导航、跟踪、轨迹、规划等
GIS的用途
农业、林业、国土资源、地矿、军事、交通、测绘、水利、广播电视、通讯、电力、公安、社区管理、教育、能源等

普通地图分类

  • 按照比例尺大小
  1. 大比例尺地形图:1:5千—1:2.5万比例尺地形图 (1cm:5k cm — 1cm:25k cm)
  2. 中比例尺地形图:1:5万—1:25 万比例尺地形图
  3. 小比例尺地形图:1:50万-1:100万比例尺地形图
  4. 我国称1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万、1:100万七种比例尺普通地图为国家基本比例尺地形图
  • 按照用途
    参考图、教学图、地形图、航空图、海图、海岸图、天文图、交通图、旅游图等
  • 按照制图区域范围
    世界图、半球图、大洲图、大洋图、大海图、国家(地区)图、省区图、市县图、乡镇图等
  • 数据类型
    数字线划图(DLG)
    数字栅格图(DRG)
    数字正射影象图(DOQ)
    数字高程模型(DEM)
  • 实现方式
    瓦片地图:由一张一张的正方形小图片拼接成的地图。
    矢量地图:根据矢量数据,绘制出来的地图。

地图数据类型

数字线划图
数字线划地图(DLG, Digital Line Graphic):是与现有线划基本一致的各地图要素的矢量 数据集,且保存各要素间的空间关系和相关的属性信息。

数字线划图.png

数字栅格图

数字栅格图.png

数字正射影像图

数字正射影像图.png

数字高程模型

数字高程模型.png

瓦片地图原理

瓦片
指将一定范围内的地图按照一定的尺寸和格式,按缩放级别或者比例尺,切成若干行和列的正方形栅格图片,对切片后的正方形栅格图片被形象的称为瓦片(Tile)。

瓦片.png

地图瓦片.png

层次模型
瓦片地图金字塔模型是一种多分辨率层次模型,从瓦片金字塔的底层到顶层,分辨率越来越低,但表示的地理范围不变。

地图瓦片金字塔模型.png

地图瓦片层级关系.png

地图坐标系

  • 经纬度坐标系
  • 像素坐标系
    像素坐标系,也可以成为屏幕坐标系,像素坐标系和地图的经纬度坐标系存在对应关系,屏幕上的每一个像素都对应一个经纬度点位置。 不同缩放级别下,像素坐标系和经纬度坐标系的对应关系是不同的。
  • 投影坐标系
    投影坐标系在GIS系统中非常的重要,作用是将经纬度坐标系和屏幕的像素坐标系关联起来。理解投影坐标系也是GIS系统研究中的一个重要环节。

地图投影
地图投影是利用一定数学法则把地球表面的经、纬线转换到平面上的理论和方法。由于地球是一个赤道略宽两极略扁的不规则的梨形球体,故其表面是一个不可展平的曲面,所以运用任何数学方法进行这种转换都会产生误差和变形,为按照不同的需求缩小误差,就产生了各种投影方法。

地图投影示意及分类图.png

常见的投影类型

  1. 高斯-克吕格投影
  2. 斜轴等面积方位投影
  3. 双标准纬线等角圆锥投影
  4. 等差分纬线多圆锥投影
  5. 正轴方位投影
  6. 墨卡托投影(正轴等角圆柱投影)

墨卡托投影
墨卡托投影,是正轴等角圆柱投影。由荷兰地图学家墨卡托(G.Mercator)于1569年创立。假想一个与地轴方向一致的圆柱切或割于地球,按等角条件,将经纬网投影到圆柱面上,将圆柱面展为平面后,即得本投影。等角条件是使地球面上微分区域内两个方向的夹角投影到平面以后,保持角度不变的条件。
百度地图和Google Maps使用的投影方法都是墨卡托投影。

墨卡托投影示意图.png

墨卡托投影结果区域图.png
投影结果

  1. 图中红色矩形区域是真实投影结果。
  2. 图中蓝色正方形区域,是数学计算区域。
  3. 正方形的边长是赤道周长。
  4. 纵轴方向,纬度的变化是非线性的。
  5. 横轴方向,经度的变化是线性的。
  6. 横轴和纵轴方向,投影区域和都比真实区域大, 处于拉伸状态。

墨卡托投影坐标算法

墨卡托坐标算法.png

手机与地图的位置关系