大环投影是方位投影之一。
以球心O为投射中心,把球面上的P点投射到它的切平面上的投影(法)。它是最有用的投影方法之一,17世纪中叶开始使用。它能把球面上的大圆,投射成直线。常用于导航、测绘航线、寻找星座与星体。还可用来制作日晷,因此亦称日晷投影。
球面上的切点可以在南、北极;赤道或任何纬线圆上,相应地称为极球心投影(即心射极平投影);赤道球心投影或水平球心投影。
大环投影又称心射切方位投影或日曼投影、球心投影。它是一种透视投影,其承影面为平面,灯源位于球心,属于各种变形均存在的任意方位投影。按承影面位置不同分为正轴、斜轴、横轴球心投影三种。球心投影的特点是:球面上的所有大圆线均投影为直线,因此常用于确定大圆弧的位置。图1为正轴球心投影构成示意。
大环投影是地图投影的种类之一。它是以球心为发射中心的一种地图投影。它将地球视为球体,一平面切该球面于一点(称此切点为投影中心)。设想球心上有一发光点,可将球面上的经纬线投影到切平面上,构成球心投影网格,则称此种投影为球心投影。在这种投影下,地面上任两点间的大圆弧(称为大圆航线或大环航线)表现为直线。可用于航海、航空的航路设计,非常方便。但这种投影只能描绘半球以内的范围,故视需要可将投影中心设置在不同位置,以获取地面不同区域的投影。
地图投影的一类。以平面为投影面, 使平面与地球相切或相割, 按一定的数学法则将球面上的经纬线网投影到平面上得到图形的方法。又称平面投影、正向投影、无顶投影。按地轴与平面的关系, 有正轴 (切于极点, 设以φ0表示切点的纬度,φ0=90°)、横轴 (切于赤道,φ0=0°) 和斜轴 (0°<0<90°) 投影 。在正轴方位投影即极地方位投影中, 纬线为同心圆,经线为投影半径, 两经线间的夹角与地球椭球上相应的夹角相等。横轴方位投影即赤道方位投影或斜轴方位投影即地平方位投影中, 等高圈为同心圆, 垂直圈为同心圆半径, 两垂直圈间的夹角与地球球面上相应的夹角相等, 而除横轴投影中的赤道与中央经线和斜轴投影中的中央经线为直线外, 其余经线和纬线的投影都是对称于中央经线的曲线。又可分为透视投影和非透视投影。前者有心射投影(日晷投影)、平射投影(具有等角性质)、正射投影、外心投影等;后者有等角投影、等积投影(兰勃特投影)、等距投影(波斯特尔投影)等。在一般情况下,方位投影的公式为:

按照一定的数学法则将地球椭球面上的经纬线转移到平面上的方法。也就是使地球椭球面上各点的地理坐标与平面上各点的直角坐标(或极坐标)保持一定的函数关系。地球椭球面是曲面,而地图是绘制在平面上,因此制图时首先要把曲面展为平面。然而地球椭球面是个不可展的曲面,假如把它直接展为平面,必然发生破裂或褶皱,用这种具有破裂或褶皱的平面绘制地图,显然是不实用的。所以必须采用数学方法将曲面展为平面,以保持平面上图形的完整和连续。地图投影方法很多,但不论采用什么投影方法所得到的经纬线网形状都不可能与地球椭球面上的经纬线网形状完全相似。这表明投影之后地图上的经纬线网发生了变形,因而根据地理坐标展绘在地图上的各种地理事物也必然随之产生变形。变形主要表现在三个方面: 长度变形、面积变形和角度变形。变形是不可避免的,但若给予一定的条件,如等角条件,等积条件,则可使其中某种变形等于零,用以满足不同用途对地图投影的要求。按变形性质地图投影可分为三类: 等角投影、等积投影和任意投影(包括等距投影)。
地图投影最初建立在透视的几何原理上,它是把地球椭球面直接透视到平面上,或透视到可展为平面的曲面上,如圆柱面和圆锥面。这样就得到具有几何意义的方位、圆柱和圆锥投影。随着科学的发展,为了使地图上变形尽量减小,或者为了使地图满足某些特定要求,地图投影逐渐跳出了原来借助几何面构成投影的框子,而产生了一系列按照数学条件构成的投影。按照构成方法可以把地图投影分为两大类: 几何投影和非几何投影。几何投影是把地球椭球面上的经纬线投影到几何面上,然后将几何面展为平面而成的。根据几何面的形状可以分为方位投影、圆柱投影和圆锥投影。非几何投影是不借助于几何面,根据某些条件用数学解析法确定地球椭球面与平面之间点与点的函数关系。在这类投影中,一般按经纬线形状又分为伪方位投影、伪圆柱投影、伪圆锥投影和多圆锥投影。
地图上任一图形面积与实地上相应的面积相等。即面积变形等于零。为了保持等积条件,需使面积比等于1。常见的等积条件形式有:
①P= mnsinθ=1(P为面积比,m为经线长度比,n为纬线长度比,θ为经纬线投影后的夹角);
②P=ab=1(a为某点上最大长度比,b为某点上最小长度比)。在等积投影的不同点上,由于最大长度比不断增大,最小长度比不断缩小,因而形状变化比较大,角度变形也比较大。由于这类投影没有面积变形,故有利于在地图上进行面积对比。一般常用于绘制对面积精度要求高的自然地图和经济地图。
投影面上某点的任意两方向线夹角与地球椭球面上相应线段的夹角相等。即角度变形等于零。为了保持等角条件,必须使经纬线正交,某点上经线长度比与纬线长度比相等,即θ=90°,m=n。θ——经纬线交角,m——经线长度比,n——纬线长度比。在这类投影图上,小范围内图上图形与实地相似,故又称为正形投影。其长度比在一点上不随方向的改变而改变,但在不同地点,长度比数量是不同的,因此从大范围来说,图上图形与实地并不相似。由于这类投影没有角度变形,多用于编制对方向精度要求高的航海图、航空图、洋流图、风向图和军用地图等。