垂直近侧透视投影（Vertical Near-side Perspective Projection）

2025年10月27日 09:03

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简介

垂直近侧透视投影（Vertical Near-side Perspective Projection）是一种从有限距离（如卫星或高空）垂直向下观察地球的透视投影方式，通过中心投影法模拟人眼或相机的视觉效果，呈现近大远小的立体感。它常用于卫星影像或三维地图的可视化，能增强空间纵深感，但由于投影线汇聚于视点，无法保持物体的实际尺寸，仅适用于直观展示而非精确测量。

投影概览

垂直近侧透视投影采用中心投影法，将地面点通过视点（如卫星位置）向投影平面投射，形成近大远小的透视效果。其投影线从视点发散，与垂直正射投影的平行投影线不同，能模拟真实观测的立体感，但会导致距离视点越远的物体比例缩小。

优点

1. ‌立体视觉效果‌：采用中心投影法，模拟人眼或卫星的观测视角，呈现近大远小的空间纵深感，能直观展示物体的三维形态‌。
2. 真实感强：适用于卫星影像、三维地图、建筑设计和广告艺术等领域，能增强场景的视觉冲击力和沉浸感‌。
3. 灵活性：在计算机图形学中，可通过透视投影矩阵实现3D到2D的转换，支持游戏、电影等领域的真实感渲染‌。

缺点

1. 比例失真‌：投影线从视点发散，导致距离视点越远的物体比例缩小，无法保持实际尺寸，不适用于精确测量‌。
2. 局限性明显：仅能展示中心视角90°范围内的场景，且受观测距离限制，远距离物体可能严重变形‌。
3. 计算复杂度高：相比正投影，其数学模型和渲染过程更复杂，需额外处理消失点和透视变形‌。

应用场景

垂直近侧透视投影（Vertical Near-side Perspective Projection）广泛应用于需要立体视觉效果和真实感展示的领域。在GIS和卫星影像中，它常用于生成类似卫星图像的立体效果图，模拟从高空垂直观测地球的视角，增强空间纵深感，但更偏向美观展示而非精确测量‌。在三维可视化和计算机图形学中，该投影通过透视矩阵实现3D到2D的转换，支持游戏、电影等领域的真实感渲染，尤其适合虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的沉浸式体验‌。此外，建筑设计中利用其近大远小的特性绘制效果图，直观展示建筑物的三维形态和空间关系‌，而广告艺术领域则借助其视觉冲击力提升作品表现力‌。

示例图

1. 以格林威治和赤道为中心的垂直近侧透视投影。

2. 以特定中心点大连为中心呈现地球表面。

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参考资料

1. https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI0MjU3MTA3NQ==&mid=2247505750&idx=2&sn=ea4ea11f6b91124fcd2a33913aac3c3f&chksm=e899a459897e14b8bf893eb5f34905893f9b0d66619e1422defce43664da9ca9e8339b0c28d1&scene=27
2. https://pro.arcgis.com/zh-cn/pro-app/3.3/help/mapping/properties/vertical-near-side-perspective.htm
3. https://www.bilibili.com/opus/1031351269916147734