常见的投影类型及详细解释

常见的地图投影根据保留地球的不同几何特性（形状、面积、距离等）可以分为几大类。以下是常见的投影类型及详细解释：

一、正形投影（保持形状）

1. 墨卡托投影（Mercator Projection）

• 特点：保持形状，但严重扭曲面积，尤其在高纬度地区。
• 应用：海洋导航、在线地图（如 Google Maps 在小比例尺下使用）。
• 原理：投影将地球表面展开成矩形，经线垂直，纬线等距。
• 优点：航线在图上为直线，适合航海。
• 缺点：高纬度区域面积夸大，例如格陵兰岛看起来比实际大得多。

2. 横轴墨卡托投影（Transverse Mercator Projection, TM）

• 特点：投影基准线为中央经线，保持形状，适合南北跨度较大的区域。
• 应用：大地测量、国家测绘系统（如 UTM 坐标系）。
• 原理：中央经线为投影基准，垂直于赤道的圆柱投影。
• 优点：中央经线附近变形小。
• 缺点：远离中央经线时变形增大。

3. 高斯-克吕格投影（Gauss-Krüger Projection）

• 特点：是横轴墨卡托投影的一种，采用 3 度或 6 度带划分。
• 应用：中国和德国等国家的测绘。
• 优点：适合中小范围地图，中央经线附近变形很小。
• 缺点：跨带时处理复杂。

4. 兰伯特正形圆锥投影（Lambert Conformal Conic Projection）

• 特点：保持形状，适合中纬度地区的大面积区域。
• 应用：航空图、气象图、美国州级地图。
• 原理：将地球表面投影到一个圆锥上，纬线为平行直线，经线为曲线。
• 优点：中纬度地区变形较小。
• 缺点：极区和赤道区域变形较大。

二、等面积投影（保持面积）

1. 阿尔伯斯等面积圆锥投影（Albers Equal-Area Conic Projection）

• 特点：保持面积比例，但形状有所失真。
• 应用：用于展示大面积区域，如美国国土地图。
• 优点：面积比例真实，适合地理、人口密度等分布图。
• 缺点：形状失真，尤其在高纬度地区。

2. 摩尔怀德投影（Mollweide Projection）

• 特点：保持面积，不保持形状或角度。
• 应用：世界地图，展示全球范围的面积分布。
• 优点：全球区域的面积比例正确。
• 缺点：形状严重扭曲，尤其在两极。

3. 兰伯特等面积方位投影（Lambert Azimuthal Equal-Area Projection）

• 特点：保持面积，常用于展示极地地区。
• 应用：极地地图、气候分析图。
• 优点：极地区域的面积真实。
• 缺点：离中心点越远，形状变形越大。

三、等距投影（保持距离）

1. 等距圆锥投影（Equidistant Conic Projection）

• 特点：保持从投影中心到任意点的距离，形状和面积有所扭曲。
• 应用：用于中纬度地区的区域地图。
• 优点：沿纬线的距离保持真实。
• 缺点：形状和面积失真。

2. 平面极射投影（Polar Stereographic Projection）

• 特点：极点为中心，保持中心到外部点的距离，适合极地区域。
• 应用：气象图、航空图。
• 优点：极地区域距离较准确。
• 缺点：非极地地区变形较大。

四、折中投影（平衡形状和面积）

1. 罗宾逊投影（Robinson Projection）

• 特点：折中处理形状和面积，使世界地图更美观。
• 应用：书籍、海报上的世界地图。
• 优点：世界范围内变形较小，适合展示全球地图。
• 缺点：没有严格保持形状、面积或距离的精确性。

2. 温克尔三次投影（Winkel Tripel Projection）

• 特点：折中处理形状、面积和距离，广泛用于世界地图。
• 应用：现代世界地图的主流选择（如国家地理学会使用的地图）。
• 优点：视觉平衡好，适合展示全球范围。
• 缺点：虽然整体变形较小，但不能严格保持任何一种特性。

五、伪投影

1. 伪墨卡托投影（Pseudo-Mercator Projection, EPSG:3857）

• 特点：墨卡托投影的简化版本，广泛应用于在线地图。
• 应用：Google Maps、OpenStreetMap 等使用。
• 优点：全球范围的地图计算简单，适合在线地图展示。
• 缺点：高纬度地区严重变形，极区无法展示。

2. 伪圆柱投影（Pseudo-Cylindrical Projection）

• 特点：经线为直线，纬线为弧线，极地区域压缩。
• 应用：世界地图展示。
• 优点：适合视觉展示。
• 缺点：高纬度地区形状变形。