Web 墨卡托投影和ArcGIS中拓扑处理.docx

一. Web墨卡托投影Google?Maps、Virtual?Earth等网络地理所使用的地图投影，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。Google们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。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?=?23427892，因此X轴的取值范围：[34278923427892]。Y轴：由墨卡托投影的公式可知，同时上图也有示意，当纬度φ接近两极，即90°时，y值趋向于无穷。这是那些“懒惰的工程师”就把Y轴的取值范围也限定在[34278923427892]之间，搞个正方形。因此在投影坐标系（米）下的范围是：最小(3427892,?3427892?)到最大?3427892,3427892)。对应的地理坐标系:?地理坐标系（经纬度）对应的范围是：最小(-180,-85.05112877980659)，最大(180,?85.05112877980659)。1 EPSG?3875?Google?Web地图采用的地图投影，ESRI?称其为“WGS?1984?Web墨卡托辅助球投影”（WGS?1984?Web?Mercator?Auxiliary?Sphere，WMAS），EPSG（，国际石油行业协会OGP下的欧洲石油勘探组织，维护着大地测量参数数据库EPSG?Geodetic?Parameter?Database，坐标参照系CRS及坐标转换和变换的方法与代号由EPSG管理并发布）称其为“公共可视化伪墨卡托投影”（Popular?Visualisation?Pseudo?Mercator，PVPM）。该投影是将球面墨卡托投影公式运用于椭球面坐标的投影计算，大地基准面采用WGS?84椭球体，球面墨卡托投影公式取WGS84椭球的长半轴半径为球半径，即球半径取6378137米。?Web墨卡托投影在2005年发布的Google?地图中首次使用，考虑到相互之间的平台兼容，随后跟进的微软Bing?Maps、在线地图服务公司Mapquest?Maps、以及雅虎的Yahoo?Maps纷纷采用了Google的Web地图投影方式。?地图投影是将数据坐标从球面转换到平面的数学变换，投影算法的选择是有一定规则的。首先投影坐标系（Projected?Coordinate?Reference?System，PCRS）建立在地理坐标系（Geographic?Coordinate?Reference?System，GCRS）之上，因此原则上球体与椭球体的投影公式是不应混用的；其次，投影总该保证某一几何特征是不变形的，例如等角、等面积、等距离。大概鉴于Google地图的Web?Mercator有悖于常规的投影规则，EPSG未予以响应。?2007年8月Christopher?Schmidt在一个GIS论坛中建议，给Google?的Web地图投影坐标系冠以代号“900913”（/blog/archives/243/google-projection-900913/），并于同年9月在OpenLayers注册了该代号，因900913与“google”很像，于是成为?Google?Web地图投影坐标系的非正式代号。?2008年3月EPSG正式给Google?Web地图投影坐标系赋予CRS代号3785。2009年1月EPSG将Google?Web地图投影方法命名为“公共可视化伪墨卡托投影”（PVPM），投影运算方法代号1024，并将EPSG?3785替换为EPSG?38