前面分别介绍了四大正轴切圆柱投影中的等面积投影、等距离投影、等形状投影,本文介绍最后一种,也是y轴拉伸最恐怖的一种:中心透视圆柱投影(Perspective cylindrical map projection)。中心透视圆柱投影的完整定义是:在正轴的切圆柱上,从中心进行透视投影,然后沿一条经线(通常是对向子午线)剪开,以下简称透视投影。透视投影最好描述,想象一个小球卡在管道当中,小球中心的点光源将球面每一点投射到管道上,如下图所示:

中心透视圆柱投影_cstring

这种投影虽然通俗易懂,但是几乎无人使用,唯一的用途也就是在教学意义上,便于GIS新人理解,因为中心透视投影出来的地图只适合赤道附近的使用,两极地区实在太扭曲了,南北极圈以内根本没法看,在下图中,我们看到南极洲的面积已经超越剩余大陆总和了。。。

中心透视圆柱投影_反编译_02

造成这样的原因就是透视投影的公式:y = tan(φ),根据几何很容易得出。和等角圆柱一样,透视圆柱也无法覆盖全球,南北极地区可以被拉伸至♾️,但透视圆柱的拉伸比等角圆柱更甚,所以一般选择将南北75°纬线以外的区域裁剪掉(而等角圆柱只需要裁剪85°以外),下面我们证明一下,我们从y(φ)的微分中就能看出,我们知道,y'(φ)就是dy/dφ就是微元在竖直方向上被拉伸的倍数(令地球半径R=1),可以通过下图得出。

中心透视圆柱投影_cstring_03

而四大圆柱投影在水平方向上的拉伸都是sec(φ),证明:微元在水平上的拉伸倍数就是图中dx/(cos(φ)dλ),而dx/dλ=x'(λ)=1,所以X拉伸倍数=1/cos(φ)=sec(φ)。而竖直方向上的拉伸倍数恰巧就是y'(φ),对之前介绍的3大投影公式进行微分,得到:等积投影的Y拉伸是cos(φ)<1,等距投影的Y拉伸是1,等角投影的Y拉伸是sec(φ)>1,中心透视投影的Y拉伸则是sec²(φ)>>1。【要求大家掌握常见初等函数的微分公式】所以说,中心透视投影在Y轴上的拉伸是最长的,几乎没有实际用途。