高斯投影坐标正反算公式

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§8.3高斯投影坐标正反算公式

任何一种投影①坐标对应关系是最主要的;②如果是正形投影,除了满足正形投影的条件外(C-R偏微分方程),还有它本身的特殊条件。

8.3.1高斯投影坐标正算公式:


高斯投影必须满足以下三个条件

①中央子午线投影后为直线;②中央子午线投影后长度不变;③投影具有正形性质,即正形投影条件。

由第一条件知中央子午线东西两侧的投影必然对称于中央子午线,即(8-10)式中,x为l的偶函数,y为l的奇函数;

,如展开为l的级数,收敛。


式中是

待定系数,它们都是纬度B的函数。

由第三个条件知:


(8-33)式分别对和q求偏导数并代入上式


上两式两边相等,其必要充分条件是同次幂前的系数应相等,即


(8-35)是一种递推公式,只要确定了

就可依次确定其余各系数。

由第二条件知:位于中央子午线上的点,投影后的纵坐标x应等于投影前从赤道量至该点的子午线弧长X,即(8-33)式第一式中,当

时有:


顾及(对于中央子午线)


得:




依次求得


并代入(8-33)式,得到高斯投影正算公式






8.3.2高斯投影坐标反算公式







投影方程:



满足以下三个条件

①x坐标轴投影后为中央子午线是投影的对称轴;② x坐标轴投影后长度不变;③投影具有正形性质,即正形投影条件。

高斯投影坐标反算公式推导要复杂些。

①由x求底点纬度(垂足纬度)

,对应的有底点处的等量纬度

,求x,y与

的关系式,仿照(8-10)式有,


由于y和椭球半径相比较小(1/16.37),可将

展开为y的幂级数;又由于是对称投影,q必是y的偶函数,必是y的奇函数。



是待定系数,它们都是x的函数.

由第三条件知:


(8-45)式分别对x和y求偏导数并代入上式


上式相等必要充分条件,是同次幂y前的系数相等,


第二条件,当y=0时,点在中央子午线上,即x=X,对应的点称为底点,其纬度为底点纬度

,也就是x=X时的子午线弧长所对应的纬度

,设所对应的等量纬度为。也就是在底点展开为y的幂级数。

由(8-45)1式


依次求得其它各系数




代入(8-45)1式得




代入(8-45)2式得(8-56)2式。(最后表达式)

②求

的关系。

由(8-7)式

知:



按台劳级数在

展开


由(8-7)式可求出各阶导数:


将式(8-55)1,(8-55),(8-53),(8-54)代入(8-50)式并按y幂集合得高斯投


影坐标反算公式(8-56)1,




适用于电算的高斯投影计算公式



1.高斯投影正算公式:





式中,x,y分别为高斯平面纵坐标与横坐标,为子午线收敛角,单位为度。



X为子午线弧长,对于克氏椭球:





对于“


IAG 75


”椭球:


其余符号为:



,称作第二偏心率;

,称作极曲率半径。

为中央子午线经度。

对于克氏椭球:

对于“IAG 75”椭球:

算出的横坐标y应加上500公里,再在前冠以带号,才是常见的横坐标形式。

2.高斯投影反算公式:


式中,

为底点纬度,以度为单位。

,其余符号同正算公式,只是以底点纬度代替大地纬度。