【正文】 .........………………….…………………… ..…… .………… ...…………… .27 附錄 ......................………………… ..… … .. . .… .. .… .. .… ...…………………… .……… 28 畢業(yè)設(shè)計 1 1 前言 選題背景與意義 地圖投影技術(shù)是將地球橢球面投影到地圖平面的技術(shù)，高斯 克呂格地圖投影方法是其中使用最廣泛的一種投影方法，也是我國地圖制圖所使用的投影方法。 本設(shè)計的主要內(nèi)容包括以下幾個方面： 首先理解地圖投影的原理、分類方法及各類方法的適用條件，其次， 掌握高斯克呂格地圖投影的理論基礎(chǔ)，研究該投影方法的電算 公式，推導(dǎo)基于各種地球橢球模型的高斯克呂格地圖投影的電算公式，利用程序開發(fā)語言編寫電算公式的實現(xiàn)程序并選擇 MATLAB 軟件開發(fā)界面設(shè)計開發(fā)一個電算公式換算界面 ， 本文 細(xì)致描述了 基于 MATLAB GUI 圖形界面開發(fā)技術(shù)的電 算公式計算軟件的 制作過程 ， 并進(jìn)行了 仿真 測試 ，無論在理論還是結(jié)果上都取得了滿意的結(jié)果。 畢業(yè)設(shè)計 題 目 對地遙感圖像地圖投影程序 的設(shè)計與開發(fā) 學(xué) 院 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) 通信工程 班 級 通信 1203 學(xué) 生 畢 ** 學(xué) 號 20211221*** 指導(dǎo)教師 劉 ** 二〇一 六 年 六 月 六 日畢業(yè)設(shè)計 I 摘 要 地圖投影技術(shù)是將地球橢球面投影到地圖平面的技術(shù)，高斯 克呂格地圖投影方法是其中使用最廣泛的一種投影方法，也是我國地圖制圖所使用的投影方法 。 因此，研究該投影技術(shù)具有實際意義 。 關(guān)鍵詞 ： 地圖投影 ； 遙感圖像 ； 高斯 克呂格 ； MATLAB 圖形界面 畢業(yè)設(shè)計 II ABSTRACT Map projection technology is the earth ellipsoid which is used to map projection plane technology,Gauss Kruger projection method is using a projection method and it is the most widely, projection method which also as China39。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，遙感圖像的地理編碼也必須使用地圖投影技術(shù)，因此，研究高斯克呂格投影方法對遙感圖像的應(yīng)用具有實際意義。重慶大學(xué)通信工程學(xué)院馬大瑋在文獻(xiàn)二中 介紹了他所 設(shè)計 的 遙感圖像傳輸系統(tǒng)， 這個系統(tǒng)主要是 將 壓縮電路進(jìn)行了規(guī)范化的設(shè)計 處理，利用此系統(tǒng)， 遙感飛機(jī)和地面以及衛(wèi)星之間就可以實現(xiàn) 遙感圖像的傳輸， 這類技術(shù) 在軍用和民用領(lǐng)域得到了 廣泛的 認(rèn)可和重視。北京大學(xué)遙感與地理信息系統(tǒng)研究所的陳超在文獻(xiàn)四中利用高分辨率的遙感圖像 分析光譜特征進(jìn)而進(jìn)行水上橋梁 圖像 的提取，實驗表明，這種方法能夠 適應(yīng)不同的復(fù)雜環(huán)境， 克服周圍復(fù)雜 狀況的影響 ，并且 能 夠 達(dá)到一個比較高的精度。中南大學(xué)的高光明教授利用遙感圖像進(jìn)而對地殼運(yùn)動進(jìn)行分析，在對 我國 許多地區(qū)的圖像 進(jìn)行 分析后，使用 對地 遙感技術(shù)總結(jié)出 了 地殼運(yùn)動對地震的影響，并且總結(jié)出一系列 的 方法，可以在以后 我國及世界 地震的預(yù)測方面提供 所需的 幫助，為人類應(yīng)對自然災(zāi)害 從而減小損失 做出 應(yīng)有的 貢獻(xiàn)。北京航空航天大學(xué)教授李樹楷利用 GPS 系統(tǒng)研究了對地的動態(tài)定位工作，在航空航天學(xué)中，對地面目標(biāo)的準(zhǔn)確定位一直是一項重要 而且非常 關(guān)鍵性的一個步驟，它是利用一種投影變換的公式，將測量到的目標(biāo)點的數(shù)據(jù)投影到已建好的坐標(biāo)系中，完成坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換 ，進(jìn)而實現(xiàn)對地面的動態(tài)定位工作 。 設(shè)計方案 本設(shè)計的主要內(nèi)容包括以下幾個方面： 首先應(yīng)該了解地圖投影對于遙感圖像地理編碼的重要作用，理解地圖投影的原理、分類方法及各類方法的適用條件，其次，掌握高斯克呂格地圖投影的理論基礎(chǔ)，研究該投影方法的 電算 公式，推導(dǎo)基于各種地球橢球模型的高斯克呂格地圖投影的電算公式，然后，利用程序開發(fā)語言編寫電算公式的實現(xiàn)程序并選擇一種界面開發(fā)軟件設(shè)計開發(fā)一個電算公式換算界面，最后對所開發(fā)的程序和界面進(jìn)行測試和驗證。 這里所用的數(shù)學(xué)法則，總的來說可以用以下的兩個方程式加以概括： {?? = ??1(??,??)?? = ??2(??,??) () 該式中， L 和 B 是橢球模型上的大地坐標(biāo)， ??和 ??則是投影平面上的直角坐標(biāo)。由此 我們可以看出，地圖投影的主要研究內(nèi)容是探討研究者所用的研究方法與 所用的橢球模型上的元素和投影平面坐標(biāo)相應(yīng)元素之間關(guān)系的解析式。 地圖投影的分類 地圖投影的分類方法 有很多種 ，這里 只對其中常用的幾種作簡要介紹 。正因為如此，也把等角投影稱作正形投影。 3）任意投影 這種類型的投影是最后的結(jié)果是既不等角， 也不等積，這種投影方法比較多，在實際中應(yīng)用也比較廣泛。 在這個分類方法中，是按照正軸投影圖像的經(jīng)緯網(wǎng)形狀來劃分，采用投影面的名稱來命名。 方位投影 的 直角坐標(biāo)公式為 ??? sin,co s ?? yx () 式中： ( ), ,f B L????,BL是球面極坐標(biāo)。 2）圓錐投影 取一個 圓錐面，使其 和橢球的某條緯線相切，將緯圈附近的這片區(qū)域投影到圓錐面上，然后再將 投影后的 圓錐面沿著 它的 某一條經(jīng)線剪開，使之成為平面。 圓錐投影的直角坐標(biāo)公式為 ????? s in,c o s ??? yx s () 式中： alBf ?? ?? ),( 圓錐投影的變形公式為 nm nmmnPranMdBdm ??????? 2s i n, ??? () 在圓錐投影中最小緯線的長度比為 000 sinBamn ? () 而最小緯線 0B 的緯線投影半徑為 0000 ctgBNm?? () 3）圓柱投影 畢業(yè)設(shè)計 5 取一個與橢球赤道相切的圓柱，將赤道附近的這片區(qū)域投影到與赤道相切的圓柱面上 ，之后將這個圓柱面的 沿某條線剪開使之 成為平面，在這個投影中， 緯線 在 投影后 成為一組相對于赤道對稱的平行線；經(jīng)線 在投影后也會成為 一組平行線，且與緯線投影后所成的平行線是 垂直 的 。如上圖所示，假想在地球橢球體外面橫套一個 橢圓柱，并且使這個橢圓柱與某一條子午線相切，這條子午線就稱之為中央子午線或軸子午線，橢球體的中心在橢圓柱的中心線上，然后使用高斯克呂格投影的方法，以中央子午線為中心，將兩側(cè)一定經(jīng)差范圍內(nèi)的部分區(qū)域投影到外套的橢圓柱面上，再將這個圓柱面展開就成為了我們想要的投影面。和 3176。帶投影，在一些特定的情況下，工程測量時也會采用 176。一般情況下，為了測量以及實驗結(jié)果的通用性，需要和國家的 6176。帶聯(lián)系起來。帶，從 0 度子午線開始算起，每隔 6176。帶的高斯投影的 中央子午線 經(jīng)度，由 69176。至 135176。如圖所示 高斯投影 3176。帶投影是以 6176。帶的中央子午線相重合，而另外一部分帶 （其中的偶數(shù)帶）和 6176。 3176。帶的中央子午線經(jīng)度用 L表示，兩者之間的關(guān)系是 L=3nˊ，如圖所示 圖 6 度帶與 3 度帶 在這個投影面上，赤道和中央子午線在投影之后成為直線，坐標(biāo)原點 O 是中央子午線和赤道的交點，縱坐標(biāo)軸是中央子午 線的投影，橫坐標(biāo)軸是赤道的投影，這樣就形成了高斯平面直角坐標(biāo)系。高斯投影 使用了相同法則的分帶投影，這樣不僅限制了長度的變形，還可以使得在計算變形引起的各項改正數(shù)時公式和表達(dá)式盡可能簡潔。 高斯 克呂格投影 需要滿足下面三個條件： 經(jīng)緯線投影后是相對于中央經(jīng)線對稱的曲線 ； 投影前后沒有角度變形 ； 投影 前 后 中央經(jīng)線的 長度 保持 不變。 由于是在 不同的 分帶內(nèi)進(jìn)行投影， 如果把 最后 的 計算結(jié)果放到統(tǒng)一的 高斯直角坐標(biāo)系中，則 需要 將計算 出的 結(jié)果加上 相應(yīng) 投影帶中央子午線的高斯直角坐標(biāo) 的值 ，即 aly 00? () 式中 a 為地球 橢球 模型的長半軸。還有 ，計算式中 的 X 是赤道到 緯度 值 B 處的子午線 的 弧長， N 是 卯酉圈曲率半徑，兩者的計算公式 會 在 之 后 加以 說明，另外兩個參數(shù) t 和 ? 與地球參數(shù)和緯度的關(guān)系式為： Bt tan? () Be cos??? () 式中 e? 為地球第二偏心率，可以通過 地球橢球 模型 半長軸 a 和扁率 ? 計算出來 （ 具體的關(guān)系在后面的地球橢球模型上加以介紹 ），即 b bae22 ??? , )1( ???ab