分辨率與比例尺


測繪部門對DLG數據都是通過比例尺來區分數據的精度。通常把1:500、1:1000、1:2000和l:5000比例尺地形圖稱為大比例尺地形圖。1:1萬、1:2.5萬、1:5萬、1:10萬的圖稱為中比例尺圖。1:20萬、1:50萬、1:100萬的圖稱作為小比例尺圖。在工程建設中常要用到是大比例尺地形圖;在城市、鄉鎮建設的規划中一般使用中比例尺的地形圖;在較大范圍內的宏觀評估和研究采用小比例尺的地形圖。

但是影像圖都是通過分辨率來描述精度。那么究竟分辨率和比例尺如何來進行換算呢?或者影像圖和矢量地圖進行配套使用的時候,如何來配套分辨率和比例尺呢?下面我們來看一下一個粗略的換算方法:

首先了解一下英寸這個單位,英寸是一個非常特殊的單位,在我們電子產品橫行的時期,丈量電子產品的長度、寬度從來沒有說是多少米來進行計數的,都是以英寸為單位,比如我的筆記本電腦15.4寸、手機屏幕寬度3.5寸。還有就是這個長度一般指的是對角線的長度。如圖:

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單位換算

1英寸=96像素(一般的屏幕比例尺)

1英寸(inch)=25.4mm

1米=1000/25.4=39.37英寸

現在我們就拿一個Spot的影像來看一下對應多大比例尺的地圖。SPOT是法國衛星2001年底發射升空,2002年初正式運營 ,分辨率最高可達2.5米 。

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換算為比例尺,

1像素寬度 / 2.5米

1像素=1/96*25.4/1000米

1像素寬度 / 2.5米=1/96*25.4/1000/2.5=1/9448.82,所以可以用來做1:10000的數據

QuickBird(快鳥)由美國Digital Globe公司發射衛星,最大分辨率0.61米,換算為比例尺,1/96*25.4/1000/0.61=1/2305 可以用來做1:2000數據。

當然還不能通過這種公式換算直接將分辨率和比例尺地圖畫等號。畢竟還有很多的因素導致等號並不成立。比如屏幕比例尺、影像圖每一個位置分辨率等等都不一定是固定值。一般情況下通過分辨率計算出來的比例尺值會出現偏大的情況。所以只提供一個初步估算的思路僅供參考,如有不妥,敬請指正。

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1:2千 對應 0.52917分辨率

1:1萬 對應   2.645833分辨率

1:5萬 對應   13.22917分辨率

30分辨率 對應  1:113385.8

90分辨率 對應  1:340157.5

http://support.supermap.com.cn/DataWarehouse/WebDocHelp/6.1.1/iServerJavaOnlineHelp/mergedProjects/sl/G_MapAndLayer/L_ResolutionAndScale.html

ps: 文章介紹地圖與圖層中都涉及的分辨率和比例尺的概念、關系與區別。

正文:  

  地理現象和地理要素的表達通常是多尺度的,尺度表示了地物的綜合程度和位置精度,衡量尺度的概念一般用分辨率或比例尺。

  在GIS中所提到的 分辨率,也稱地面分辨率(Ground Resolution)或空間分辨率(Spatial Resolution),表示一個像素(pixel)代表的地面實際距離。 以谷歌地圖為例:在縮放級別為 1 時,圖片大小為4個 256*256 的圖片,那么赤道上的空間分辨率為:地球赤道周長(實地距離)除以256*2(像素大小)。其他緯度上的分辨率則為:緯度圈長度/512。 因此可以看出,分辨率取決於兩個參數,緯度和縮放級別,縮放級別決定了像素的多少,緯度決定了地面距離的長短。 因此谷歌地圖某視圖下的分辨率計算公式為(單位:米/像素):

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F(X,Y):地圖分辨率;

X:緯度值;

Y:縮放級別;

R:常量 6378137,表示地球半徑,單位:米。

  比例尺,通常以比率(如 1:10000 )來表示,表示圖上距離與實地距離之比。例如 1:10000 表示圖上 1cm 代表實際距離 10000cm,即100米。 由於比例尺起源較早,通常用(紙質)圖上的距離衡量實際距離;而分辨率則通常用設備屏幕上的距離來衡量實際距離。而同一個地圖視圖,尺度是唯一的,比例尺和分辨率只不過是兩種表示方法,因此它們是一一對應的。 比例尺與分辨率之間的換算公式如下:

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Scale:地圖比例尺;

Resolution:地圖分辨率;

PPI:每英寸的像素點數。

  其中 PPI,即 Pixel per Inch,即每英寸的像素點數(在不混淆情況下,也有用 DPI 來表示該參數)。0.0254 為英寸和米的轉換常數。

  由於比例尺和分辨率一一對應,因此比例尺也取決於緯度和縮放級別兩個參數,並且還與 PPI 相關。

  仍舊以谷歌地圖為例:當地圖處於全幅狀態時,上下移動地圖,使得地圖中心線處緯度發生變化,因此比例尺隨之變化;同理,當地圖處於不同的縮放級別時,地圖比例尺同樣也會發生變化。如圖1 和圖2,緯度和縮放級別的變化引起了比例尺的變化。注意:視圖下的比例尺一般指中心點的比例尺。

  但圖3和圖4相比,上下移動地圖時,地圖比例尺並未發生變化。這是由於縮放級別較大時,即地圖處在較大比例尺狀態,地圖上下平移,所造成的緯度變化非常小,因此比例尺就基本相等。

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圖 1                                                    圖 2

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圖 3                                                    圖 4

  那么,在 SueperMap iClient 產品中 Map 和 Layer 對象同時擁有比例尺和分辨率屬性,該如何進行選擇呢?

  如果 SueperMap iClient 產品的后台服務器產品選擇 SuperMap 系列服務器產品,建議使用 Map 與 Layer 中的比例尺相關屬性(比如 Scale、Scales 等),因為 SuperMap 服務器直接提供了相關地圖的比例尺功能。 如果后台服務器產品並沒有直接提供比例尺,或者是在 WMS 這類標准服務中未涉及比例尺參數的情況下,建議選擇分辨率屬性(比如 Resolution、Resolutions 等)。 這是因為比例尺與用戶屏幕相關的,而分辨率則是無關的。圖5和圖1展示的地圖是同一級別,卻顯示了不同的比例尺。原因就在於兩幅圖來源的用戶電腦屏幕分辨率不同。而屏幕分辨率的不同導致了了 PPI 的變化,從計算比例尺的公式可以看出,比例尺必然發生變化。

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圖 5 不同屏幕分辨率下的截圖

  而分辨率卻沒有變化,因為該級別下,赤道周長仍舊沒變,圖片也仍舊是 512*512 像素,因此可知分辨率與屏幕分辨率沒有關系。

  另外,在 WMS 參數中有 bbox、height 和 width 這三個參數可唯一確定所請求的地理視圖范圍與縮放級別。bbox 指可視的地理范圍,由4個邊界值可確定中心點,而 bbox 的寬度(實地距離)除以 width(圖片距離)即是 Resolution(分辨率)。但是沒有 PPI,是不能確定 Scale (比例尺)的。換句話說,由 Resolution、Center、Width、Height 可唯一確定某個可視范圍,但僅有 Sclae、Center、Width、Height 卻無法確定。而在利用 SuperMap 服務器提供的服務時,由 Sclae、Center 參數(寬和高一般都有默認值)可確定唯一的可視范圍。這其中的原因是,SuperMap 服務器默認使用了出圖服務器的PPI。有經驗的用戶會發現,在改變了出圖服務器的分辨率時,用同樣的 Sclae、Center 請求的圖片卻是不一樣的。


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