Как выбор картографической проекции влияет на погрешности расчетов расстояний, направлений и площадей в региональных планах, и какие критерии (сохранение углов, площадей, минимизация искажений по оси протяжения) вы бы использовали при выборе проекции для территории, вытянутой с севера на юг

6 Окт в 10:50
8 +1
0
Ответы
1

Коротко — проекция задаёт, какие именно величины будут сохранены при переводе поверхности эллипсоида в плоскость, и, следовательно, где и насколько будут «падать» погрешности при вычислениях расстояний, направлений и площадей. Ниже — развернутый ответ с практическими рекомендациями для территории, вытянутой с севера на юг.

1) Как проекция влияет на погрешности какиесвойстваискажаютсякакие свойства искажаютсякакиесвойстваискажаются

Углы и направления:

Конформные проекции напр.,Меркатор,поперечныйМеркатор/Gauss–Kru¨ger,UTMнапр., Меркатор, поперечный Меркатор / Gauss–Krüger, UTMнапр.,Меркатор,поперечныйМеркатор/GaussKru¨ger,UTM сохраняют углы локально — мелкие формы и направления не искажаются. Но масштаб линейныйлинейныйлинейный меняется от точки к точке, поэтому длины и площади будут искажены.Не‑конформные нарушают локальные углы — направления и формы объектов искажаются.Азимутальные проекции могут сохранять направления азимутыазимутыазимуты относительно центральной точки например,азимутальнаяпроекциянапример, азимутальная проекциянапример,азимутальнаяпроекция — но это ограничено отношением к центру.

Длины расстояниярасстояниярасстояния:

Равновеликих «эквидистантных» проекций мало и они сохраняют расстояния только от/до определённых точек или вдоль определённых линий азимутальнаяэквидистантная—расстоянияверныотцентра;некоторыецилиндрические/конформныедаютистинныймасштабвдольцентральнойлинииазимутальная эквидистантная — расстояния верны от центра; некоторые цилиндрические/конформные дают истинный масштаб вдоль центральной линииазимутальнаяэквидистантнаярасстоянияверныотцентра;некоторыецилиндрические/конформныедаютистинныймасштабвдольцентральнойлинии.В большинстве проекций расстояния на плоскости — приближение; для точных расчётов расстояний лучше вычислять геодезические геодезическаянаэллипсоидегеодезическая на эллипсоидегеодезическаянаэллипсоиде, а не полагаться на плоскостную меру.

Площади:

Равноплощадные equal‑area,напр.,Ламбертазимутальныйравноплощадный,Алберсequal‑area, напр., Ламберт азимутальный равноплощадный, Алберсequalarea,напр.,Ламбертазимутальныйравноплощадный,Алберс сохраняют площади — суммирование/учёт площадей корректен.Конформные и большинство прочих дают искажение площадей: локальная площадь умножается на произведение линейных шкалевых множителей в ортогональных направлениях вконформной—одинаковых,поэтомуплощадьмасштабируетсякакk2в конформной — одинаковых, поэтому площадь масштабируется как k^2вконформнойодинаковых,поэтомуплощадьмасштабируетсякакk2.

2) Общие правила подбора проекции

Сначала определите приоритет: что важнее — точные площади, точные направления/формы, точные расстояния, или компромисс.Учитывайте ориентацию и размеры территории: проекция должна иметь ось/симметрию, ориентированную вдоль главной протяжённости области.Оцените допустимые максимальные искажения например,максимальноеотклонениемасштабавнапример, максимальное отклонение масштаба в % или ppmнапример,максимальноеотклонениемасштабав.Практика: для точных расстояний/навигации используйте расчёт геодезического на эллипсоиде; для карт и агрегированных величин — выбирайте проекцию с нужным свойством equal‑areaдляплощадей,conformal—дляформ/направленийequal‑area для площадей, conformal — для форм/направленийequalareaдляплощадей,conformalдляформ/направлений.

3) Что использовать для территории, вытянутой с севера на юг

Общая идея: «ориентировать» проекцию вдоль оси вытянутости. Для N–S вытянутых областей часто наиболее удобны поперечные transversetransversetransverse варианты.Рекомендации по приоритетам:
Если важны направления/локальные формы и минимальные угловые искажения кадастр,инженерныеработы,навигациякадастр, инженерные работы, навигациякадастр,инженерныеработы,навигация, лучший выбор — Transverse Mercator поперечныйцилиндрическийпоперечный цилиндрическийпоперечныйцилиндрический: Gauss–Krüger / UTM или кастомная TM зона с центральным меридианом по центру области. Конформный, малая ошибка масштаба вблизи центрального меридиана, удобно для участков вытянутых по меридиану.Если критична точная площадь учётземель,экология,статистикапоплощадямучёт земель, экология, статистика по площадямучётземель,экология,статистикапоплощадям, используйте равноплощадную проекцию. Для N–S вытянутой территории:Можно сделать «трансверсный» вариант равноплощадной цилиндрической поворотатьцилиндртак,чтобыегоосьсовпадаласширотнойориентациейтерриторииповоротать цилиндр так, чтобы его ось совпадала с широтной ориентацией территорииповоротатьцилиндртак,чтобыегоосьсовпадаласширотнойориентациейтерритории — на практике это означает построение кастомной равноплощадной проекции с «оси» вдоль меридиана.Альтернативы: Lambert azimuthal equal‑area приусловии,чтообластьнеслишкомдлинная—центрированиепосерединехорошобалансируетискаженияпри условии, что область не слишком длинная — центрирование по середине хорошо балансирует искаженияприусловии,чтообластьнеслишкомдлиннаяцентрированиепосерединехорошобалансируетискажения, или специально настроенная равноплощадная проекция с осью вдоль N–S реализация—кастомныйCRSреализация — кастомный CRSреализациякастомныйCRS.Если важны точные расстояния от одного центра радиальныеизмерениярадиальные измерениярадиальныеизмерения, Azimuthal equidistant может пригодиться, но для растянутых N–S областей он обычно не лучший для общей карты.

4) Практический совет: комбинация методов

Для абсолютной точности расстояний и направлений выполняйте геодезические вычисления на эллипсоиде alg.VincentyилигеодезическаяизGeographicLibalg. Vincenty или геодезическая из GeographicLibalg.VincentyилигеодезическаяизGeographicLib. Проекция не должна использоваться как замена геодезическим формулам при требовании метровой точности.Для подсчёта площадей предпочтительна равноплощадная проекция или вычисление площади на эллипсоиде алгоритмывычисленияполигональнойплощадинаэллипсоидеалгоритмы вычисления полигональной площади на эллипсоидеалгоритмывычисленияполигональнойплощадинаэллипсоиде.Для картографических материалов и рабочих планов часто используют одну «операционную» проекцию например,TMсцентромнапример, TM с центромнапример,TMсцентром, но хранят исходные данные в географических координатах и при необходимости пересчитывают длины/площади геодезически.

5) Практический порядок действий при выборе проекции

Определите приоритеты площади/направления/длиныплощади/направления/длиныплощади/направления/длины.Оцените географические размеры и угол вытянутости.Подберите тип проекции, ориентируя её ось вдоль N–S TM/поперечныйвариантдляконформности;равноплощаднаятрансверснаяилиazimuthalequal‑areaпринеобходимостисохраненияплощадейTM/поперечный вариант для конформности; равноплощадная трансверсная или azimuthal equal‑area при необходимости сохранения площадейTM/поперечныйвариантдляконформности;равноплощаднаятрансверснаяилиazimuthalequalareaпринеобходимостисохраненияплощадей.Настройте параметры центральныймеридиан,масштабнацентральнойлинии,стандартныепараллелицентральный меридиан, масштаб на центральной линии, стандартные параллелицентральныймеридиан,масштабнацентральнойлинии,стандартныепараллели так, чтобы минимизировать максимальные искажения.Проверяйте: рассчитайте максимальный относительный масштаб и искажение площади по границам — если укладывается в требования, оставляйте; иначе выберите другую проекцию или разбейте территорию на зоны.

6) Конкретные практические варианты

Кадастр / инженерія / карты масштаба 1:25k–1:100k для N–S вытянутой территории: Transverse Mercator Gauss–Kru¨ger/UTMGauss–Krüger / UTMGaussKru¨ger/UTM с центральным меридианом посередине региона.Статистика участков / экологический учёт, где площади важны: равноплощадная проекция Lambertazimuthalequal‑areaпринебольшойшириневдолготе;иликастомныйравноплощадный«трансверсный»цилиндрическийилиразворот/поворотпроекцииLambert azimuthal equal‑area при небольшой ширине в долготе; или кастомный равноплощадный «трансверсный» цилиндрический или разворот/поворот проекцииLambertazimuthalequalareaпринебольшойшириневдолготе;иликастомныйравноплощадный«трансверсный»цилиндрическийилиразворот/поворотпроекции.Если территория очень большая пересекаямногозонUTMпересекая много зон UTMпересекаямногозонUTM, лучше либо:
делать разбиение на несколько зон каждаяссобственнойTMкаждая с собственной TMкаждаяссобственнойTM, либоразработать одну специализированную проекцию поперечныйпроекторсцентромвсерединеобластипоперечный проектор с центром в середине областипоперечныйпроекторсцентромвсерединеобласти или использовать глобальные методы площади/расстояниянаэллипсоидеплощади/расстояния на эллипсоидеплощади/расстояниянаэллипсоиде.

Коротко-итог: для N–S вытянутой территории — в большинстве случаев оптимален Transverse Mercator Gauss–Kru¨ger/UTMGauss–Krüger / UTMGaussKru¨ger/UTM если важны направления и локальная форма; если приоритет — площадь — используйте равноплощадную проекцию, ориентировав ось проекции вдоль север–юг кастомныйequal‑areaкастомный equal‑areaкастомныйequalarea. И всегда при требовании высокой точности выполняйте вычисления расстояний и площадей на эллипсоиде или проверяйте искажения выбранной проекции численно.

6 Окт в 14:54
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир