第二章航空地圖及其使用講述

1、中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院第二章 航空地圖及其使用航圖特征地圖失真地圖分幅與編號(hào)地圖投影失真性質(zhì)投影特點(diǎn)中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 地圖（地理信息的載體） 將地球表面的全部或一部分地形、地物按一定的比例縮小，用一定的方法（數(shù)學(xué)法則）和符號(hào)描繪在平面上的圖形。 地圖三要素： 比例尺：可量取性 地圖符號(hào)：描述自然和社會(huì)現(xiàn)象的地圖語(yǔ)言 投影方法：成圖的數(shù)學(xué)法則 在實(shí)踐中，人們要從地圖上量取方位、距離、面積、體積、傾斜度等，這就要求地圖具有符合一定精度要求的可量取性，這種可量取性是通過(guò)特定的數(shù)學(xué)法則獲得的。 參考橢球面上點(diǎn)的經(jīng)緯度與它在平面直角坐標(biāo)系之中的直角坐標(biāo)之間的函數(shù)關(guān)系稱為數(shù)學(xué)法則中國(guó)民航

2、大學(xué)空中交通管理學(xué)院中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 航圖（Aeronautical Chart） 專門供航空使用的地圖 分類 通用航圖：高空、中低空飛行及訓(xùn)練飛行均可使用 1/500,000訓(xùn)練飛行 1/1,000,000航線飛行 1/2,000,000遠(yuǎn)程飛行 特種航圖 航路圖（高空、中低空） STAR/SID 儀表進(jìn)近圖 機(jī)場(chǎng)圖 區(qū)域圖中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院第一節(jié) 航圖的特征 比例尺特征比例尺特征 分類 數(shù)字比例尺1:1,000,000 文字說(shuō)明比例尺：1cm相當(dāng)于相當(dāng)于10km 線段比例尺 比例尺的大小 大比例尺地圖：1/50萬(wàn) 地面范圍小，地物描述詳細(xì) 用于研究地點(diǎn)、凈空、障礙物等

3、地形情況 設(shè)計(jì)機(jī)場(chǎng)儀表進(jìn)近程序 超低空飛行、SAR、護(hù)林、航空攝影等 小比例尺地圖：1/100萬(wàn) 地面范圍大，地物描繪簡(jiǎn)單 規(guī)劃航線，遠(yuǎn)程飛行000,000, 11萬(wàn)100110km 0 10 20 30 40km 中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 地形地物特征地形地物特征 地物特征地圖符號(hào)（圖例） 不依比例尺（點(diǎn)狀地標(biāo)） 半依比例尺（線狀地標(biāo)） 全依比例尺（面狀地標(biāo)）中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 地形特征地圖上高低起伏的形態(tài)（等高線、標(biāo)高點(diǎn)、分層著色） 高程系 1956黃海高程系（ 19501956年青島驗(yàn)潮站記錄的資料，水準(zhǔn)原點(diǎn)在青島市觀象山山洞里，米） 1985國(guó)家高程基準(zhǔn)（19531979

4、，米） MSL （我國(guó)采用黃海平均海平面作為大地水準(zhǔn)面,高于MSL為正，低于為負(fù)） 標(biāo)高（標(biāo)高（ELEV）（某一點(diǎn)沿垂線方向到MSL的距離） 標(biāo)高和地形描述方法 標(biāo)高點(diǎn)法0146170517051705中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 等高線法1020Ah1Bh10h2h4h6h8h1中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 首曲線（基本等高線） 計(jì)曲線（加粗等高線） 間曲線（半距等高線） 助曲線（1/4距等高線）中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 分層著色法中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 文化特征文化特征 水文特征水文特征 航空特征航空特征中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院第二節(jié) 地圖失真及分幅編號(hào)一、地圖投影失真 地圖

5、投影：使用一定的數(shù)學(xué)法則將地球表面規(guī)定的經(jīng)緯網(wǎng)格轉(zhuǎn)繪到平面上的方法。 F（，） f（x,y）中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 幾何透視法 不能將地球上全部的地形、地物表現(xiàn)在地圖上 靈活性差 數(shù)學(xué)分析法 根據(jù)幾何透視法的原理，利用約束條件滿足我們的某種或某幾種特殊需求，推導(dǎo)出數(shù)學(xué)法則。中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 地圖失真（地圖變形） 在投影過(guò)程中產(chǎn)生的地球表面形狀和航圖形狀的變化 實(shí)質(zhì)：由球面向平面投影時(shí)引起的經(jīng)緯網(wǎng)特征變化，進(jìn)而引起地理要素和航行元素的變化中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院失真分類 長(zhǎng)度失真 角度失真 面積失真rrXYXY微分圓變形橢圓中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院二、地圖投影分類 按失

6、真性質(zhì)分 等角投影等角投影：投影時(shí)任何一點(diǎn)沿經(jīng)線、緯線方向的局部比例尺相等，即沒(méi)有角度失真便于在航圖上測(cè)量航行方位。 等距投影等距投影：投影時(shí)保持各點(diǎn)只在某一投影主方向上沒(méi)有長(zhǎng)度失真便于在航圖上測(cè)量航行航段、航線距離。 等積投影等積投影：投影時(shí)保持某區(qū)域（小圓）的面積不變，即沒(méi)有面積失真政區(qū)、人口密度、土地利用、森林和礦藏分布以及其他自然和經(jīng)濟(jì)地圖。 任意投影任意投影：存在三種失真，但三種失真都控制在較小的范圍內(nèi)。 按投影面的形狀分（圓柱投影、圓錐投影、方位投影） 按投影與球面的位置關(guān)系分：正軸投影、橫軸投影、斜軸投影中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院NSNSNSNSSNNSNSNSNS中國(guó)民航大學(xué)

7、空中交通管理學(xué)院三、地圖分幅與編號(hào) 按照一定幅面大小將某種比例尺地圖所包含范圍內(nèi)的圖幅劃分為許多幅地圖，并編注其序號(hào)的方法稱為地圖分幅與編號(hào)。 作用 生產(chǎn)：避免重復(fù)、遺漏；使圖幅范圍控制在適當(dāng)范圍內(nèi)，提高繪圖質(zhì)量；節(jié)約增效 管理：便于分類印刷、存儲(chǔ)、包裝、運(yùn)輸 使用：便于快速檢索，及時(shí)提供；便于折疊、攜帶，室外使用；便于擴(kuò)大比例尺，更加詳細(xì)的表示各種地理要素。中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 分幅：地形圖根據(jù)經(jīng)緯度按照特定的規(guī)則進(jìn)行分幅，各種比例尺地形圖都具有一定的經(jīng)差和緯差。 以百萬(wàn)分之一等角正割圓錐投影圖的分幅和編號(hào)為基礎(chǔ)進(jìn)行分幅和編號(hào)。（1891年，瑞士伯爾尼的五屆國(guó)際地理學(xué)會(huì)議上，德國(guó)地理

8、學(xué)家彭克） 如果要查詢某一區(qū)域的航圖，可以根據(jù)該區(qū)域的經(jīng)緯度范圍算出其在百萬(wàn)航圖上圖幅編號(hào)，然后以此為基礎(chǔ)，計(jì)算出該比例尺的航圖在百萬(wàn)航圖上的位置編號(hào)，就可以迅速選用所需航圖。中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院百萬(wàn)分之一航圖分幅規(guī)則 每幅圖范圍：緯差每幅圖范圍：緯差4 緯度緯度60度以下，經(jīng)度差度以下，經(jīng)度差6度度 緯度緯度60度之度之76度之間，經(jīng)度差度之間，經(jīng)度差12度度 緯度緯度76度之度之84度之間，經(jīng)度差度之間，經(jīng)度差24度度 緯度緯度84度之度之88度之間，經(jīng)度差度之間，經(jīng)度差36度度 緯度緯度88度以上，不再分幅度以上，不再分幅中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院大

9、中比例尺航圖分幅規(guī)則=61:100萬(wàn) =4 1:50萬(wàn)=3 =2 1:25萬(wàn)=130 = 1:10萬(wàn)= 30 = 201:5萬(wàn)= 15 = 10 1:2.5萬(wàn)= 730 = 5 1:1萬(wàn)= 3 45 = 2 301:5000= 1 52.5 = 115中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院百萬(wàn)分之一航圖編號(hào)abVCBa.,A14，30.,3 , 2 , 11618060.,33,32,31316WEbb中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院1:100萬(wàn) =6 =4 1:50萬(wàn)=3 =2 1:25萬(wàn)=130 = 1:10萬(wàn)= 30 = 201:5萬(wàn)= 15 = 10 1:2.5萬(wàn)= 730 = 5 1:1萬(wàn)= 3

10、45 = 2 304：AD16：116144：11444：AD64：(1)(64)4：1 4中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院例：已知某地地理坐標(biāo)E1255740/ N 440020，求該地所在各比例尺地形圖的編號(hào) 中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院1:100萬(wàn)航圖編號(hào)計(jì)算方法行號(hào)a列號(hào)bL121420004414a513164057125316bL51中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院LLCLABDD中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院例：已知圖號(hào)1251B，計(jì)算其地理位置 由圖號(hào)知該圖幅的比例尺為1:50萬(wàn)。 求出該圖在百萬(wàn)圖幅上的地理位置，并繪出草圖 依據(jù)1:50萬(wàn)航圖的經(jīng)緯差及其在百萬(wàn)航圖上的序號(hào)，求出該圖幅經(jīng)

11、緯度范圍1206)31(1266)30(444) 1(484bbaaWESNCLABDB36中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院40N44N 1：200萬(wàn)航圖編號(hào)（經(jīng)差12緯差8；雙寫百萬(wàn)航圖的航號(hào)、列號(hào)） K，L51，5248NL51L52K51K52120E126E132E中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 1991年起實(shí)施的地圖分幅編號(hào)系統(tǒng) L51B002002 比例尺代碼：1：50萬(wàn)B；1：25萬(wàn)C；1：10萬(wàn)D；1：5萬(wàn)E；1：2.5萬(wàn)F；1：1萬(wàn)G；1：5000H002001L001001001002002002D51BL002002中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院第三節(jié) 地圖投影中國(guó)民航大學(xué)空中交

12、通管理學(xué)院 等角正圓柱投影等角正圓柱投影Mercator Projection 1569 投影原理中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 投影特點(diǎn) 經(jīng)線相互平行，間隔相等；緯線垂直于經(jīng)線，越向兩極，間隔越大； 赤道上無(wú)任何失真； 地圖等角，不等積，不等距（不能用統(tǒng)一的比例尺量取航線距離） 面積失真隨緯度增加明顯變大。 大圓航線凸向兩極；等角航線是直線（任意兩點(diǎn)相連的直線為等角航線）。 用途： 赤道附近領(lǐng)航；海上領(lǐng)航； 世界時(shí)區(qū)圖；衛(wèi)星軌跡圖 繪制較長(zhǎng)距離的等角航線時(shí)的輔助用圖。中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 等角橫圓柱投影等角橫圓柱投影Transve

13、rse Mercator Projection 19世紀(jì)20年代經(jīng)高斯擬定 約束條件 中央經(jīng)線與投影面相切，投影后保持長(zhǎng)度不變 投影后等角中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 投影特點(diǎn) 赤道為直線，與切經(jīng)線相差90的經(jīng)線是直線，其他經(jīng)線凹向切經(jīng)線； 地圖等角； 切經(jīng)線上無(wú)失真（切經(jīng)線左右各3 范圍長(zhǎng)度失真0.137，面積失真0.27%）；同一條緯線上，離開(kāi)切經(jīng)線越遠(yuǎn)，失真越大； 同一條經(jīng)線上，緯度越低，變形越大。 大圓航線凹向切經(jīng)線，等角航線是螺旋曲線。 用途 極地領(lǐng)航 國(guó)家大地測(cè)量和五十萬(wàn)分之一及更大比例尺的國(guó)家基本地形圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 高斯克呂

14、格投影高斯克呂格投影GaussKruger Projection 法規(guī)數(shù)學(xué)家高斯19世紀(jì)20年代擬定，后經(jīng)克呂格改進(jìn) 根據(jù)橫墨卡托投影的特點(diǎn)，取可以限制投影的經(jīng)度范圍，將地球表面按照經(jīng)度差的分成不同的投影帶單獨(dú)投影，各自建立坐標(biāo)網(wǎng)，就可以將失真限制在較小的范圍內(nèi)。 我國(guó)1:2.5萬(wàn)至地形圖采用6分帶法；考慮到1:1萬(wàn)和更大的比例尺地形圖對(duì)制圖精度的要求，采用3分帶法。中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院6分帶法分帶法 從本初子午線開(kāi)始，由西向東，每6為一帶，全球共分為60帶，用阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)記，如0 6 E投影帶號(hào)為1，中央經(jīng)線為3 E。 n為投影帶序號(hào) LO為中央經(jīng)線 L為任一經(jīng)度16360360)3

15、6(1636WOWEOELnnLLnnL中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院3E019E023W60中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 投影特點(diǎn) 每個(gè)投影帶上，中央經(jīng)線和赤道為直線；其他經(jīng)線關(guān)于中央經(jīng)線對(duì)稱，凹向中央經(jīng)線；緯線凸向赤道； 等角；中央經(jīng)線上無(wú)失真，最大長(zhǎng)度失真為0.137%； 大圓航線近似為直線；等角航線是曲率極小的螺旋曲線，領(lǐng)航實(shí)施中近距離可以近似認(rèn)為直線。 用途 大比例尺航圖多為此種投影，常用于研究地面目標(biāo)，在通用航空飛行領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用廣泛； 繪制機(jī)場(chǎng)專用航圖和涉及儀表飛行程序的基礎(chǔ)用圖； 國(guó)家大地測(cè)量和五十萬(wàn)分之一及更大比例尺的國(guó)家基本地形圖中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院高斯投影坐標(biāo)網(wǎng)經(jīng)緯網(wǎng)（

16、地理坐標(biāo)網(wǎng)） 經(jīng)緯線僅標(biāo)繪出內(nèi)圖廓線，在四個(gè)角處標(biāo)注出相應(yīng)當(dāng)緯度數(shù)和投影帶號(hào)（或經(jīng)度數(shù)）。4020400012000120301：50萬(wàn)1143040002021416182033969492901：5萬(wàn)中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院高斯投影坐標(biāo)網(wǎng)方里網(wǎng)（平面直角坐標(biāo)網(wǎng)）（1:1萬(wàn)1:50萬(wàn)）經(jīng)緯線在實(shí)地和地圖上均為曲線，單位長(zhǎng)度非常數(shù)，不便于精確確定所需的方向和距離，因此需要加繪直角坐標(biāo)網(wǎng)（距離中央經(jīng)線為整公里數(shù)的兩組直線組成），以滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)的需要。中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院TH/TC= +( )1143040002021416182033969492

17、90A（ 20218 ， 3394 ）TH/TC中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 蘭伯特投影蘭伯特投影Lambert Projection 也叫等角切（割）正圓錐投影，德國(guó)數(shù)學(xué)家Lambert首創(chuàng)，百萬(wàn)航圖和世界地形圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 投影原理中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 投影特點(diǎn) 經(jīng)線收斂于極點(diǎn)，緯線是以極點(diǎn)為中心的同心圓。 兩條標(biāo)準(zhǔn)緯線之間有一條最小比例尺緯線；兩條標(biāo)準(zhǔn)緯線之間的地區(qū)長(zhǎng)度縮短，比例尺變小；兩條標(biāo)準(zhǔn)緯線之外的地區(qū)長(zhǎng)度伸長(zhǎng)，比例尺變大。 地圖等角；標(biāo)準(zhǔn)緯線上無(wú)失真。 大圓航線凸向大比例尺一方；等角航線凹向極點(diǎn)。最小比例尺中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 修正多圓錐

18、投影修正多圓錐投影 1962年，波恩世界百萬(wàn)分之一國(guó)際地圖會(huì)議，百萬(wàn)分之一世界地圖與百萬(wàn)分之一分幅航圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 投影原理中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 為使地圖失真減小，對(duì)地圖進(jìn)行分幅投影。分幅規(guī)則等同國(guó)際百萬(wàn)分之一等角正割圓錐投影圖分幅規(guī)則。每個(gè)投影帶獨(dú)立投影，單獨(dú)計(jì)算坐標(biāo)，建立數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 投影范圍：緯差4，經(jīng)差6 標(biāo)準(zhǔn)緯線1 N30 2 S30 在緯差4，經(jīng)差6 ，范圍內(nèi)投影，失真很小，邊緯線和中緯線上失真為0.03%，面積失真為0.06%，而且失真分布均勻。NS120中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 拼接圖幅邊長(zhǎng)裂隙角；圖幅經(jīng)差；Lsincos2sinLK49J4

19、9K49K50J49J50中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 投影坐標(biāo)系 按照投影公式，指導(dǎo)某一點(diǎn)的緯度和距離中央經(jīng)線的經(jīng)度差，即可求出其直角坐標(biāo)值。 還可以通過(guò)投影坐標(biāo)表查詢。NS120XYO中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 投影特點(diǎn) 經(jīng)線是不平行的直線，緯線是不同心的圓弧 中央經(jīng)線左右2的經(jīng)線上以及邊緣緯線上無(wú)失真； 大圓航線近似為直線，等角航線為曲線；同一分幅內(nèi)可以按直線對(duì)待。 存在長(zhǎng)度、角度和面積失真，但失真都在控制范圍內(nèi)。 用途 百萬(wàn)航圖（主要飛行用圖之一）中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 方位投影方位投影極地平面投影（極地平面投影（Azimuth Projection or Polar Plan

20、e Projection） 投影原理中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 投影特點(diǎn) 經(jīng)線是放射直線 緯線是同心圓 緯度越低，間隔越大 大圓航線是直線 等角航線是螺旋曲線 用途 極地領(lǐng)航用圖 標(biāo)畫大圓航線的輔助用圖中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院第四節(jié) 基本地圖作業(yè) 地圖作業(yè)：在航圖上確定位置、畫航線、量數(shù)據(jù)等工作叫地圖作業(yè)。 選、拼、標(biāo)、連、量、注、填中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院一、航圖的選擇與拼接 航圖的選擇（飛行性質(zhì)、飛機(jī)速度、航線長(zhǎng)短） 比例尺： 遠(yuǎn)距、高速、高空小比例尺 低空、低速大比例尺 通用航空飛行五萬(wàn)分之一或十萬(wàn)分之一 地圖投影（失真性質(zhì)、地圖作業(yè)方便等） 蘭伯特、高斯克呂格（通用航空） 地圖的內(nèi)容 地形地物特征準(zhǔn)確，有便于識(shí)別的顯著地標(biāo)，便于進(jìn)行地圖作業(yè) 地圖的出版日期 最新出版；工作中不斷充實(shí)和修正中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院 航圖的拼接 找出鄰接地圖，按照左壓右、上壓下的方法，將相同度數(shù)的經(jīng)緯線以及航線上主要的線狀地標(biāo)相互對(duì)接好中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院二、標(biāo)繪基本位置點(diǎn) 起點(diǎn)（起飛機(jī)場(chǎng)或機(jī)場(chǎng)導(dǎo)航點(diǎn)）、轉(zhuǎn)彎點(diǎn)和檢查點(diǎn)（顯著地標(biāo)或航路導(dǎo)航點(diǎn)）、終點(diǎn)（著陸機(jī)場(chǎng)或機(jī)場(chǎng)導(dǎo)