北极航海图投影方法研究及其在ECDIS中的应用

摘要

随着北极冰盖消溶，在北极航行成为可能，北冰洋战略价值凸显，这对我国在北极的利益以及未来的发展影响深远，开展北极航海图的编制迫在眉睫。投影对于航海图编制、航行方法和导航装备研制具有重要影响。因经纬线在北极地区快速收敛于极点，墨卡托投影制式的海图在极区因变形过大已经不再适用，国际海图编绘规范中规定在纬度80?以上采用日晷投影。由于缺乏系统、深入、细致的理论和数值分析，不便于具体指导极区航海图编制和导航的应用。
　　制图人员在选择一种合适的投影应用于特定的海图时，往往面临着许多问题。有许多因素影响着这一决定。这些因素有：a.覆盖面积的形状和位置；b.任何地图投影所固有的变形大小和分布；c.涉及到特定用途的海图所应具有的具体特征。
　　在选择投影时，一种合乎逻辑的选择方法是在同一投影区域内比较不同的投影方式，选取变形最小的一个。在本文的研究中，这始终是选择北极地区投影的主要评价标准。除此之外，投影图的具体应用决定了哪些属性和标准比较重要。本文主要研究内容如下：
　　首先，对极区航海图所用投影方式存在的问题进行分析，讨论常用投影方式存在的优缺点，及其应用在极区航海图中的不足之处，制定投影评价标准。
　　其次，研究了圆柱、圆锥和方位三大类投影应用在极区航海图中所存在的扭曲问题。推导变形公式，通过Matlab仿真实验分析，计算并绘制蒂索指线图和计算并绘制角度与面积扭曲的等值线图，用于分析投影图上两点间广义扭曲与变形特性。计算并绘制扭曲变化曲线，用于分析哪种投影方式更适合于特殊区域，通过评价标准对这三大类投影方式进行分析比较，选取适合于极区航海图的投影方式。
　　然后，因单一投影方式在严格要求下并不能满足整个极区航海图的应用。由此，将北极区域划分成北极与亚北极两个区域，对亚北极区域投影扭曲问题进行研究，通过评价标准选取合适的投影方式。同时分析投影经纬网形状及极区大圆航线在投影平面上与直线的逼近程度，并制定大圆航线的航法。
　　最后，研究了ECDIS中海图与雷达图像的叠加问题。首先深入分析电子海图与雷达叠加关键技术与雷达图像叠加流程。分析电子海图与雷达叠加显示时存在的误差及其修正方法。分析极区投影变形对海图与雷达图像叠加显示的影响，对其所产生的误差进行分析与修正。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 北极航海图投影问题研究现状

1.3 北极航海图投影存在的主要问题

1.4 论文的结构及主要内容

第2章 北极投影的相关理论基础

2.1 地图投影相关概念

2.2 常用投影

2.3 航海图投影分析评价标准

2.4 本章小结

第3章 北极航海图投影扭曲问题研究

3.1 圆柱投影研究

3.2圆锥投影研究

3.3方位投影研究

3.4 对比分析结果

3.5 本章小结

第4章 亚北极投影研究与极区航线可用性分析

4.1亚北极区域地图投影研究

4.2 航海图中航线的选择与分析

4.3分段大圆航线航法在极区航海图中的应用

4.4 本章小结

第5章 极区航海图与雷达图像叠加应用研究

5.1海图与雷达图像叠加概述

5.2 海图与雷达图像叠加关键技术与流程

5.3 海图与雷达图像叠加误差分析

5.4 极区海图与雷达叠加误差配准

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢