第四章 地球椭球数学变换节精选PPT.ppt
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1、第四章第四章 地球椭球数学地球椭球数学变换节变换节1第1页,此课件共77页哦 2、地图投影的变形地图投影的变形1.长度比:长度比长度比m就是投影面上一段无限小的微分线段就是投影面上一段无限小的微分线段ds,与椭球与椭球面上相应的微分线段面上相应的微分线段dS二者之比。二者之比。不不同点上的长度比不相同,同点上的长度比不相同,而且同一点上不同方向的长度比也不相同而且同一点上不同方向的长度比也不相同 投影变换的基本概念投影变换的基本概念2第2页,此课件共77页哦2.主方向和变形椭圆主方向和变形椭圆 投影后一点的长度比依方向不同而变化。其中最大及最小长度投影后一点的长度比依方向不同而变化。其中最大及
2、最小长度比的方向,称为主方向。比的方向,称为主方向。在椭球面的任意点上,必定有一对相互垂直的方向,它在平在椭球面的任意点上,必定有一对相互垂直的方向,它在平面上的投影也必是相互垂直的。这两个方向就是长度比的极值方面上的投影也必是相互垂直的。这两个方向就是长度比的极值方向,也就是主方向。向,也就是主方向。投影变换的基本概念投影变换的基本概念3第3页,此课件共77页哦 投影变换的基本概念投影变换的基本概念 以定点为中心,以长度比的数值为向径,构成以两个长度比的极值以定点为中心,以长度比的数值为向径,构成以两个长度比的极值为长、短半轴的椭圆,称为变形椭圆。为长、短半轴的椭圆,称为变形椭圆。4第4页,
3、此课件共77页哦 3.投影变形 1 1)长度变形长度变形 投影变换的基本概念投影变换的基本概念5第5页,此课件共77页哦2)方向变形方向变形 投影变换的基本概念投影变换的基本概念6第6页,此课件共77页哦3)角度变形:角度变形:角度变形就是投影前的角度角度变形就是投影前的角度u u 与投影后对应角度与投影后对应角度uu之差之差 投影变换的基本概念投影变换的基本概念7第7页,此课件共77页哦4)面积变形:面积变形:P-1P-14.8.3 4.8.3 地图投影的分类地图投影的分类1.1.按变形性质分类按变形性质分类1 1)等角投影:投影前后的角度不变形,投影的长度比与方向无等角投影:投影前后的角度
4、不变形,投影的长度比与方向无关,即某点的长度比是一个常数,又把等角投影称为正形投关,即某点的长度比是一个常数,又把等角投影称为正形投影。影。2)等积投影:投影前后的面积不变形等积投影:投影前后的面积不变形.3)任意投影:既不等角,又不等积任意投影:既不等角,又不等积.投影变换的基本概念投影变换的基本概念8第8页,此课件共77页哦2.按经纬网投影形状分类按经纬网投影形状分类 1)方位投影方位投影 取一平面与椭球极点相切,取一平面与椭球极点相切,将极点附近区域投影在该将极点附近区域投影在该平面上。纬线投影后为以平面上。纬线投影后为以极点为圆心的同心圆,而极点为圆心的同心圆,而经线则为它的向径,且经
5、经线则为它的向径,且经线交角不变。线交角不变。Light Source投影变换的基本概念投影变换的基本概念9第9页,此课件共77页哦 2)圆锥投影圆锥投影:取一圆锥面与椭球某条纬线相切,将纬圈附近的取一圆锥面与椭球某条纬线相切,将纬圈附近的区域投影于圆锥面上,再将圆锥面沿某条经线剪开成平面。区域投影于圆锥面上,再将圆锥面沿某条经线剪开成平面。Standard LineTrue Length Exaggerated投影变换的基本概念投影变换的基本概念10第10页,此课件共77页哦3)圆柱圆柱(或椭圆柱或椭圆柱)投影投影 取圆柱取圆柱(或椭圆柱或椭圆柱)与椭球赤道相切,将赤道附近区域投影到圆与椭球
6、赤道相切,将赤道附近区域投影到圆柱面柱面(或椭圆柱面或椭圆柱面)上,然后将圆柱或椭圆柱展开成平面。上,然后将圆柱或椭圆柱展开成平面。Standard LineTrue Length Exaggerated投影变换的基本概念投影变换的基本概念11第11页,此课件共77页哦3.3.按投影面和原面的相对位置关系分类按投影面和原面的相对位置关系分类1)1)正正轴轴投投影影:圆圆锥锥轴轴(圆圆柱柱轴轴)与与地地球球自自转转轴轴相相重重合合的的投投影影,称称正正轴轴圆圆锥锥投投影影或或正正轴圆轴圆柱投影。柱投影。2)2)斜斜轴轴投投影影:投投影影面面与与原原面面相相切切于于除除极极点点和和赤道以外的某一位
7、置所得的投影。赤道以外的某一位置所得的投影。3)3)横横轴轴投投影影:投投影影面面的的轴轴线线与与地地球球自自转转轴轴相相垂垂直直,且且与与某某一一条条经经线线相相切切所所得得的的投投影影。比如横比如横轴椭圆轴椭圆柱投影等。柱投影等。除除此此之之外外,投投影影面面还还可可以以与与地地球球椭椭球球相相割割于于两两条条标标准准线线,这这就就是是所所谓谓割割圆圆锥锥,割割圆圆柱柱投影等。投影等。投影变换的基本概念投影变换的基本概念12第12页,此课件共77页哦4.9 高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系 1、高斯投影概述高斯投影概述 控制测量对地图投影的要求控制测量对地图投影的要求 (1)采用等角投
8、影)采用等角投影(又称为正形投影又称为正形投影)(2)长度和面积变形不大)长度和面积变形不大 (3)能按高精度的、简单的、同样的计算公式把各区域联成)能按高精度的、简单的、同样的计算公式把各区域联成整体整体 高斯投影描述高斯投影描述 高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系13第13页,此课件共77页哦高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系 想象有一个椭圆柱面横套在地球椭球体外面,并与某一条想象有一个椭圆柱面横套在地球椭球体外面,并与某一条子午线子午线(此子午线称为中央子午线或轴子午线此子午线称为中央子午线或轴子午线)相切,椭圆柱的相切,椭圆柱的中心轴通过椭球体中心,然后用一定投影方法,将中央子午线
9、中心轴通过椭球体中心,然后用一定投影方法,将中央子午线两侧各一定经差范围内的地区投影到椭圆柱面上,再将此柱面两侧各一定经差范围内的地区投影到椭圆柱面上,再将此柱面展开即成为投影面展开即成为投影面。14第14页,此课件共77页哦投影带:投影带:以中央子午线为轴,两边对称划出一定区域作以中央子午线为轴,两边对称划出一定区域作为投影范围;为投影范围;1)分带原则)分带原则 (1)限制长度变形使其不大于测图误差;)限制长度变形使其不大于测图误差;(2)带数不应过多以减少换带计算工作。)带数不应过多以减少换带计算工作。l 我国规定按经差我国规定按经差6和和3进行投影分带。进行投影分带。高斯平面直角坐标系
10、高斯平面直角坐标系2)分带方法)分带方法15第15页,此课件共77页哦高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系 6带带:自自0子午线起每隔经差子午线起每隔经差6自西向东分带,依次编号自西向东分带,依次编号1,2,3,60。我国。我国6带中央子午线的经度,由带中央子午线的经度,由73起每隔起每隔6而至而至135,共计,共计11带,带号用带,带号用n表示,中央子午线的经度用表示,中央子午线的经度用表示。表示。带号及中央子午线经度的关系:带号及中央子午线经度的关系:3带带:自东经自东经1.5子午线起,每隔子午线起,每隔3设立一个投影带,设立一个投影带,依次编依次编号为号为1,2,3,120带;中央子午线
11、经度依次为带;中央子午线经度依次为3,6,9,360。带号及中央子午线经度的关系:带号及中央子午线经度的关系:16第16页,此课件共77页哦 .5带或任意带带或任意带:工程测量控制网也可采用工程测量控制网也可采用.5带或任意带或任意带,但为了测量成果的通用,需同国家带,但为了测量成果的通用,需同国家6或或3带相联系。带相联系。n=L/3(四舍五入四舍五入)3高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系17第17页,此课件共77页哦高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系例:某控制点例:某控制点 P 点点按按3带:带:按按6带:带:18第18页,此课件共77页哦高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系 试分别计
12、算北京与武汉两点在试分别计算北京与武汉两点在3带和带和6带其所属的带号及带其所属的带号及中央子午线经度。中央子午线经度。北京:北京:武汉:武汉:北京:北京:3带带6带带19第19页,此课件共77页哦武汉武汉:3带带 6带带高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系20第20页,此课件共77页哦高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系21第21页,此课件共77页哦 在投影面上,中央子午线和赤道的投影都是直线,在投影面上,中央子午线和赤道的投影都是直线,并且以中央子午线和赤道的交点并且以中央子午线和赤道的交点O作为坐标原点,以中央作为坐标原点,以中央子午线的投影为纵坐标轴,以赤道的投影为横坐标轴。子午线的投
13、影为纵坐标轴,以赤道的投影为横坐标轴。高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系22第22页,此课件共77页哦 6带与带与3带的区别与联系区别带的区别与联系区别 6带:从带:从 0子午线起划分,带宽子午线起划分,带宽6,用于中小比例尺(,用于中小比例尺(1:25000以下)测图;以下)测图;3带:从带:从 1.5子午线起划分,带宽子午线起划分,带宽3,用于大比例尺(如,用于大比例尺(如1:10000)测图。)测图。3带是在带是在6带的基础上划分的,带的基础上划分的,6带的中央子午线及分带带的中央子午线及分带子午线均作为子午线均作为3带的中央子午线,其带的中央子午线,其奇数带奇数带的中央子午线与的中央
14、子午线与6带带中央子午线中央子午线重合,重合,偶数带偶数带与与分带子午线分带子午线重合。重合。高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系23第23页,此课件共77页哦高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系l国家统一坐标国家统一坐标在我国在我国x坐标都是正的,坐标都是正的,y坐标的最大值坐标的最大值(在赤道上在赤道上)约为约为330km。为了避免出现负的横坐标,规定在横坐标上加上为了避免出现负的横坐标,规定在横坐标上加上500 000m。此外还应在坐标前面再冠以带号。这种坐标称为此外还应在坐标前面再冠以带号。这种坐标称为国家统一坐标国家统一坐标。例如:例如:Y=19 123 456.789m该点位在该点
15、位在19带内,横坐标的真值:首先去掉带号,再减去带内,横坐标的真值:首先去掉带号,再减去 500 000m,最后得最后得 y=-376 543.211(m)。24第24页,此课件共77页哦高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系分带存在的问题?分带存在的问题?边界子午线两侧的控制点与地形图位于边界子午线两侧的控制点与地形图位于不同的投影带内,使得地形图不能正确拼接,采用带重不同的投影带内,使得地形图不能正确拼接,采用带重叠的方法解决此问题。叠的方法解决此问题。25第25页,此课件共77页哦高斯投影特点:高斯投影特点:正形投影,保证了投影的角度的不变性,图形的相正形投影,保证了投影的角度的不变性,图
16、形的相似性以及在某点各方向上的长度比的同一性。似性以及在某点各方向上的长度比的同一性。由于采用了同样法则的分带投影,这既限制了长度变形,由于采用了同样法则的分带投影,这既限制了长度变形,又保证了在不同投影带中采用相同的简便公式和数表进行由于又保证了在不同投影带中采用相同的简便公式和数表进行由于变形引起的各项改正的计算,并且带与带间的互相换算也能用变形引起的各项改正的计算,并且带与带间的互相换算也能用相同的公式和方法进行。相同的公式和方法进行。高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系26第26页,此课件共77页哦2、椭球面元素化算到高斯投影面、椭球面元素化算到高斯投影面27第27页,此课件共77页哦
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