第四章地球椭球数学投影〔10–11节〕.ppt

Fundation of Geodesy §4.10 横轴墨卡托投影和高斯投影簇的概念 4.10.1通用横轴墨卡托投影概念 UTM (Universal Transverse Mercator Projection)投影属于横轴等角割椭圆柱投影 ,它的投影条件是取第3个条件“中央经线投影长度比不等于1而是等于0.9996”，投影后两条割线上没有变形，它的平面直角系与高斯投影相同，且和高斯投影坐标有一个简单的比例关系，因而有的文献上也称它为m0＝0.9996的高斯投影。 基本公式如下： UTM投影变形的特点： UTM投影的中央经线长度比为0.999 6，这是为了使得Ｂ＝０°，ｌ＝３°处的最大变形值小于0.001而选择的数值。两条割线(在赤道上，它们位于离中央子午线大约±１８０ｋｍ(约±１°４０’)处)上没有长度变形；离开这两条割线愈远变形愈大；在两条割线以内长度变形为负值；在两条割线之外长度变形为正值。 UTM投影带的划分： UTM投影的分带是将全球划分为60个投影带，带号1，2，3，…，60连续编号，每带经差为６°，从经度180°Ｗ和17４°Ｗ之间为起始带(1带)，连续向东编号。 直角坐标系的实用公式： 4.10.2高斯投影簇的概念 高斯投影簇是概括依经线分带的一簇横轴等角投影。它应满足的投影条件是： 1.中央经线和赤道投影后为相互垂直的直线，且为投影的对称轴； 2.投影具有等角性质； 3.中央经线上的长度比 。 高斯投影簇变形的特点： 1.设q=0，则m０＝１，该投影即为高斯.克吕格投影。 2.设q=0.0004，K=0，则m０＝0.9996，该投影即为通用横轴墨卡托投影。 3.设q=0.000609，K=1，则，该投影即为双标准经线等角横椭圆柱投影。 4.设q=0.000609，K=1.5，则，该投影在分界子午线与赤道交点处变形最大，达0.077% §4.11 兰勃脱投影概述 4.11.1兰勃脱投影基本概念 兰勃脱(Lambert)投影是正形正轴圆锥投影。设想用一个圆锥套在地球椭球面上，使圆锥轴与椭球自转轴相一致，使圆锥面与椭球面一条纬线相切，将椭球面上的纬线投影到圆锥面上成为同心圆，经线投影圆锥面上成为从圆心发出的辐射直线，然后沿圆锥面某条母线(一般为中央经线L０)，将圆锥面切开而展成平面，从而实现了兰勃脱切圆锥投影。 4.11.2兰勃脱投影坐标正、反算公式 1 兰勃脱切圆锥投影直角坐标系的建立 子午线方向长度比: 纬线向长度比: 正形投影条件: 2、大地纬度差同等量纬度差的关系式 已知 即可求 . 采用级数的回代公式可得: 3 常数β及K的确定 条件: 因为 将上述两式代入微分方程得: 则有: 即可求得 根据兰勃脱割圆锥投影特殊条件：两条标准纬线(B１，Ｂ２)的投影不变形，也就是说，这两条标准纬线投影前后的长度相等，即长度比ｍ１＝ｍ２＝１。 解方程得 4 兰勃脱投影坐标的正反算公式1.兰勃脱投影坐标的正算(B, l) l=L-L0,求x, y 兰勃脱切圆锥投影： 兰勃脱割圆锥投影： 兰勃脱投影坐标的反算公式 方向改化及距离改化的简化公式： 4.11.3兰勃脱投影长度比、投影带划分及应用 兰勃脱投影变形的特点: 在标准纬线Ｂ０处，长度比为1，没有变形。当离开标准纬线（Ｂ０）无论是向南还是向北，｜ΔＢ｜增加，｜ｘ｜数值增大，因而长度比迅速增大，长度变形(m-1)也迅速增大。因此，为限制长度变形，必须限制南北域的投影宽度，为此必须按纬度分带投影。 兰勃脱投影是正形正轴圆锥投影，它的长度变形(m-1)与经度无关，但随纬差ΔＢ，即纵坐标x的增大而迅速增大，为限制长度变形，采用按纬度的分带投影，因此，这种投影适宜南北狭窄，东西延伸的国家和地区。这些国家根据本国实际情况，采用相应的分带方法和统一的坐标系统。但与高斯投影相比较，这种投影子午线收敛角有时过大，精密的方向改化和距离改化公式也较高斯投影要复杂，故目前国际上还是建议采用高斯投影。 本章内容总结 1、椭球面上的基本计算问题 2、大地线的概念与性质 3、大地测量主题结算 4、天文大地网元素归算方法 5、高斯平面直角坐标的建立与计算问题 6、UTM投影与高斯投影簇的概念 7、兰勃特投影方法介绍 * * *