分辨率与比例尺

Posted 2021-01-01 gispathfinder

测绘部门对DLG数据都是通过比例尺来区分数据的精度。通常把1：500、1：1000、1：2000和l：5000比例尺地形图称为大比例尺地形图。1：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万的图称为中比例尺图。1：20万、1：50万、1：100万的图称作为小比例尺图。在工程建设中常要用到是大比例尺地形图；在城市、乡镇建设的规划中一般使用中比例尺的地形图；在较大范围内的宏观评估和研究采用小比例尺的地形图。

但是影像图都是通过分辨率来描述精度。那么究竟分辨率和比例尺如何来进行换算呢？或者影像图和矢量地图进行配套使用的时候，如何来配套分辨率和比例尺呢？下面我们来看一下一个粗略的换算方法：

首先了解一下英寸这个单位，英寸是一个非常特殊的单位，在我们电子产品横行的时期，丈量电子产品的长度、宽度从来没有说是多少米来进行计数的，都是以英寸为单位，比如我的笔记本电脑15.4寸、手机屏幕宽度3.5寸。还有就是这个长度一般指的是对角线的长度。如图：

单位换算

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

现在我们就拿一个Spot的影像来看一下对应多大比例尺的地图。SPOT是法国卫星2001年底发射升空，2002年初正式运营 ，分辨率最高可达2.5米 。

换算为比例尺，

1像素宽度 / 2.5米

1像素=1/96*25.4/1000米

1像素宽度 / 2.5米=1/96*25.4/1000/2.5=1/9448.82,所以可以用来做1:10000的数据

QuickBird（快鸟）由美国Digital Globe公司发射卫星，最大分辨率0.61米，换算为比例尺，1/96*25.4/1000/0.61=1/2305 可以用来做1:2000数据。

当然还不能通过这种公式换算直接将分辨率和比例尺地图画等号。毕竟还有很多的因素导致等号并不成立。比如屏幕比例尺、影像图每一个位置分辨率等等都不一定是固定值。一般情况下通过分辨率计算出来的比例尺值会出现偏大的情况。所以只提供一个初步估算的思路仅供参考，如有不妥，敬请指正。

1：2千 对应 0.52917分辨率

1：1万 对应   2.645833分辨率

1：5万 对应   13.22917分辨率

30分辨率 对应  1：113385.8

90分辨率 对应  1：340157.5

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

ps: 文章介绍地图与图层中都涉及的分辨率和比例尺的概念、关系与区别。

正文：　　

　　地理现象和地理要素的表达通常是多尺度的，尺度表示了地物的综合程度和位置精度，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，也称地面分辨率（Ground Resolution）或空间分辨率（Spatial Resolution），表示一个像素（pixel）代表的地面实际距离。 以谷歌地图为例：在缩放级别为 1 时，图片大小为4个 256*256 的图片，那么赤道上的空间分辨率为：地球赤道周长（实地距离）除以256*2（像素大小）。其他纬度上的分辨率则为：纬度圈长度/512。 因此可以看出，分辨率取决于两个参数，纬度和缩放级别，缩放级别决定了像素的多少，纬度决定了地面距离的长短。 因此谷歌地图某视图下的分辨率计算公式为（单位：米/像素）：

F(X,Y):地图分辨率；

X：纬度值；

Y：缩放级别；

R：常量 6378137，表示地球半径，单位：米。

　　比例尺，通常以比率(如 1:10000 )来表示，表示图上距离与实地距离之比。例如 1:10000 表示图上 1cm 代表实际距离 10000cm，即100米。 由于比例尺起源较早，通常用（纸质）图上的距离衡量实际距离；而分辨率则通常用设备屏幕上的距离来衡量实际距离。而同一个地图视图，尺度是唯一的，比例尺和分辨率只不过是两种表示方法，因此它们是一一对应的。 比例尺与分辨率之间的换算公式如下：

Scale：地图比例尺；

Resolution：地图分辨率；

PPI：每英寸的像素点数。

　　其中 PPI，即 Pixel per Inch，即每英寸的像素点数（在不混淆情况下，也有用 DPI 来表示该参数）。0.0254 为英寸和米的转换常数。

　　由于比例尺和分辨率一一对应，因此比例尺也取决于纬度和缩放级别两个参数，并且还与 PPI 相关。

　　仍旧以谷歌地图为例：当地图处于全幅状态时，上下移动地图，使得地图中心线处纬度发生变化，因此比例尺随之变化；同理，当地图处于不同的缩放级别时，地图比例尺同样也会发生变化。如图1 和图2，纬度和缩放级别的变化引起了比例尺的变化。注意：视图下的比例尺一般指中心点的比例尺。

　　但图3和图4相比，上下移动地图时，地图比例尺并未发生变化。这是由于缩放级别较大时，即地图处在较大比例尺状态，地图上下平移，所造成的纬度变化非常小，因此比例尺就基本相等。

图 1                                                    图 2

图 3                                                    图 4

　　那么，在 SueperMap iClient 产品中 Map 和 Layer 对象同时拥有比例尺和分辨率属性，该如何进行选择呢？

　　如果 SueperMap iClient 产品的后台服务器产品选择 SuperMap 系列服务器产品，建议使用 Map 与 Layer 中的比例尺相关属性（比如 Scale、Scales 等），因为 SuperMap 服务器直接提供了相关地图的比例尺功能。 如果后台服务器产品并没有直接提供比例尺，或者是在 WMS 这类标准服务中未涉及比例尺参数的情况下，建议选择分辨率属性（比如 Resolution、Resolutions 等）。 这是因为比例尺与用户屏幕相关的，而分辨率则是无关的。图5和图1展示的地图是同一级别，却显示了不同的比例尺。原因就在于两幅图来源的用户电脑屏幕分辨率不同。而屏幕分辨率的不同导致了了 PPI 的变化，从计算比例尺的公式可以看出，比例尺必然发生变化。

图 5 不同屏幕分辨率下的截图

　　而分辨率却没有变化，因为该级别下，赤道周长仍旧没变，图片也仍旧是 512*512 像素，因此可知分辨率与屏幕分辨率没有关系。

　　另外，在 WMS 参数中有 bbox、height 和 width 这三个参数可唯一确定所请求的地理视图范围与缩放级别。bbox 指可视的地理范围，由4个边界值可确定中心点，而 bbox 的宽度（实地距离）除以 width（图片距离）即是 Resolution（分辨率）。但是没有 PPI，是不能确定 Scale （比例尺）的。换句话说，由 Resolution、Center、Width、Height 可唯一确定某个可视范围，但仅有 Sclae、Center、Width、Height 却无法确定。而在利用 SuperMap 服务器提供的服务时，由 Sclae、Center 参数（宽和高一般都有默认值）可确定唯一的可视范围。这其中的原因是，SuperMap 服务器默认使用了出图服务器的PPI。有经验的用户会发现，在改变了出图服务器的分辨率时，用同样的 Sclae、Center 请求的图片却是不一样的。