高斯平面直角坐标系是怎样建立的(高斯平面直角坐标系)
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1、大地坐標(biāo)系是大地測(cè)量的基本坐標(biāo)系。
2、常用于大地問(wèn)題的細(xì)算,研究地球形狀和大小,編制地圖,火箭和衛(wèi)星發(fā)射及軍事方面的定位及運(yùn)算,若將其直接用于工程建設(shè)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工等很不方便。
3、所以要將球面上的大地坐標(biāo)按一定數(shù)學(xué)法則歸算到平面上,即采用地圖投影的理論繪制地形圖,才能用于規(guī)劃建設(shè)。
4、 橢球體面是一個(gè)不可直接展開(kāi)的曲面,故將橢球體面上的元素按一定條件投影到平面上,總會(huì)產(chǎn)生變形。
5、測(cè)量上常以投影變形不影響工程要求為條件選擇投影方法。
6、地圖投影有等角投影、等面積投影和任意投影三種。
7、 其中等角投影又稱為正形投影,它保證在橢球體面上的微分圖形投影到平面后將保持相似。
8、這是地形圖的基本要求。
9、正形投影有兩個(gè)基本條件: ①保角條件,即投影后角度大小不變。
10、 ②長(zhǎng)度變形固定性,即長(zhǎng)度投影后會(huì)變形,但是在一點(diǎn)上各個(gè)方向的微分線段變形比m是個(gè)常數(shù)k: 式中:ds投影后的長(zhǎng)度,dS球面上的長(zhǎng)度。
11、1.高斯投影的概念高斯是德國(guó)杰出的數(shù)學(xué)家、測(cè)量學(xué)家。
12、他提出的橫橢圓柱投影是一種正形投影。
13、它是將一個(gè)橫橢圓柱套在地球橢球體上,如下圖所示: 橢球體中心O在橢圓柱中心軸上,橢球體南北極與橢圓柱相切,并使某一子午線與橢圓柱相切。
14、此子午線稱中央子午線。
15、然后將橢球體面上的點(diǎn)、線按正形投影條件投影到橢圓柱上,再沿橢圓柱N、S點(diǎn)母線割開(kāi),并展成平面,即成為高斯投影平面。
16、在此平面上: ①中央子午線是直線,其長(zhǎng)度不變形,離開(kāi)中央子午線的其他子午線是弧形,凹向中央子午線。
17、離開(kāi)中央子午線越遠(yuǎn),變形越大。
18、 ②投影后赤道是一條直線,赤道與中央子午線保持正交。
19、 ③離開(kāi)赤道的緯線是弧線,凸向赤道。
20、 高斯投影可以將橢球面變成平面,但是離開(kāi)中央子午線越遠(yuǎn)變形越大,這種變形將會(huì)影響測(cè)圖和施工精度。
21、為了對(duì)長(zhǎng)度變形加以控制,測(cè)量中采用了限制投影寬度的方法,即將投影區(qū)域限制在靠近中央子午線的兩側(cè)狹長(zhǎng)地帶。
22、這種方法稱為分帶投影。
23、投影帶寬度是以相鄰兩個(gè)子午線的經(jīng)差來(lái)劃分。
24、有6°帶、3°帶等不同投影方法。
25、 6°帶投影是從英國(guó)格林尼治子午線開(kāi)始,自西向東,每隔6°投影一次。
26、這樣將橢球分成60個(gè)帶,編號(hào)為1~60帶,如下圖所示:各帶中央子午線經(jīng)度(L)可用下式計(jì)算: 式中n為6°帶的帶號(hào)。
27、 已知某點(diǎn)大地經(jīng)度L,可按下式計(jì)算該點(diǎn)所屬的帶號(hào): 有余數(shù)時(shí),為n的整數(shù)商+1。
28、 3°帶是在6°帶基礎(chǔ)上劃分的,其中央子午線在奇數(shù)帶時(shí)與6°帶中央子午線重合,每隔3°為一帶,共120帶,各帶中央子午線經(jīng)度(L)為: 式中n′為3°帶的帶號(hào)。
29、 我國(guó)幅員遼闊,含有11個(gè)6°帶,即從13~23帶(中央子午線從75°~135°),21個(gè)3°帶,從25~45帶。
30、北京位于6°帶的第20帶,中央子午線經(jīng)度為117°。
31、 2.高斯平面直角坐標(biāo)系 根據(jù)高斯投影的特點(diǎn),以赤道和中央子午線的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。
32、,中央子午線方向?yàn)閤軸,北方向?yàn)檎?/p>
33、赤道投影線為y軸,東方向?yàn)檎?/p>
34、象限按順時(shí)針Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ排列,如下圖所示:在同一投影帶內(nèi)y值有正有負(fù)。
35、這對(duì)計(jì)算和使用很不方便。
36、為了使y值都為正,將縱坐標(biāo)軸西移500km,并在y坐標(biāo)前面冠以帶號(hào),如在第20帶,中央子午線以西P點(diǎn): 在20帶中高斯直角坐標(biāo)為: 高斯直角坐標(biāo)系與數(shù)學(xué)中的笛卡爾坐標(biāo)系不同,如下圖所示:高斯直角坐標(biāo)系縱坐標(biāo)為x軸,橫坐標(biāo)為y軸。
37、坐標(biāo)象限為順時(shí)針劃分四個(gè)象限。
38、角度起算是從x軸的北方向開(kāi)始,順時(shí)針計(jì)算。
39、這些定義都與數(shù)學(xué)中的定義不同。
40、這樣的做法是為了將數(shù)學(xué)上的三角和解析幾何公式直接用到測(cè)量的計(jì)算上。
41、①把地球近似看成一個(gè)圓球體,每按經(jīng)差6o劃分為一帶,把整個(gè)地球分為60個(gè)帶的方法。
42、②以高斯投影后的6o帶平面圖的中央子午線為x軸,赤道線為y軸,焦點(diǎn)為原點(diǎn)O的坐標(biāo)系。
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總結(jié)
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