复数高斯投影的大地线曲率与代曲直距

利用高斯投影复变函数表示,给出了复数等角纬度、复变函数高斯投影的坐标计算公式等公式,再通过复数等角纬度等,推导出投影长度比以及子午线收敛角等公式,最后得到复变函数高斯投影面上大地线的曲率与代曲直距公式。并且与传统高斯投影作了比较,两者的大地线表象曲率在同一个量级上,大地线的代曲直距在1∶500000高斯-克吕格投影图上,两者都为10~12cm。进一步完善了高斯投影复数理论。     

高斯投影复变函数表示的实数解

在高斯投影复变函数表示的基础上,给出基于复数等角纬度、复数底点纬度的推导过程,得到了高斯投影正反解公式的实数解。其次,基于复数等角纬度,推导出子午线收敛角、长度比的复数表现形式。最后,给出了高斯投影正反解的计算过程。基于复数纬度的高斯投影,其计算精度不受带宽的限制,对于高斯投影理论有一定改善。     

复变函数表示的高斯投影非迭代公式

借助复数理论讨论了高斯投影的复变函数表示。引入了等量纬度反解的直接展开式,借助计算机代数系统Mathematica推导出了子午线弧长与等量纬度之间的关系式,并将其拓展至复数域,导出了形式紧凑、结构简单的高斯投影正反解非迭代公式,并在此基础上给出了适合计算机计算的表达式及其相关系数在不同参考椭球下的数值形式。算例结果表明本文公式计算精度在10^-6s以上,可供实际使用。     

高斯投影与横墨卡托投影等价性证明

为探寻球面高斯与横墨卡托投影间的内在联系,将墨卡托投影中的圆柱旋转90°,与某一子午线相切,并根据球面三角形定理得到横墨卡托投影的一般表达式;考虑到高斯投影实数型级数展开式不易于进行公式变换,推导出球面高斯投影复变函数表示式;根据复变函数及常用初等函数的定义,从高斯投影复变函数表示出发,经过一系列数学分析过程,给出球面高斯投影与横轴墨卡托投影等价性的严格证明。     

高斯投影长度比和子午线收敛角公式改化

为导出兼顾高精度与形式直观的高斯投影长度比与子午线收敛角公式,借助球面情况下的高斯投影正算、投影长度比、子午线收敛角公式都为闭合公式的优点,利用传统椭球面高斯投影公式对其进行适当改化。改化后以球面高斯投影闭合公式为主项,将改化项附加在主项后,得到改化后的高斯投影长度比和子午线收敛角公式,且改化项直观反映了球面高斯投影和椭球面高斯投影之间的差值关系,能一定程度上体现两者之间的内在联系。经算例验证,在高斯投影分带内,该改化公式兼具精度高、适应性好、表示形式简单的特点。     

子午线弧长和等面积纬度函数变换的直接展开式

为实现等距离投影和等面积投影间的直接变换,借助计算机代数系统Mathematica,推导出了子午线弧长和等面积纬度函数变换的直接展开式,将式中系数统一表示为椭球偏心率的幂级数形式,可解决不同参考椭球下的变换问题。算例分析表明导出公式的精度分别高于10-3km2和10-4m,可供实际使用。     

关于高斯投影长度变形的探讨

由高斯投影长度比的公式,推导了在海道测量外业测图中引入高斯投影变形改正计算公式。分析了高斯投影长度变形随纬度和经度变化的规律,以及高斯投影变形与分带的关系。讨论了在测量作业中加入变形改正的必要性和较少高斯投影分带的可能性。     

等面积纬度和等量纬度间的直接变换

为了便于实现等面积方位投影与椭球等角圆柱或圆锥投影之间的变换,借助具有强大符号运算功能的计算机代数系统Mathematica,推导出了等面积纬度和等量纬度之间变换的直接表达式,进一步将表达式改进为适合电算的形式,并将其系数统一表示为关于椭球偏心率e和椭球第三扁率n的幂级数形式。通过算例分析表明:基于第三扁率n的幂级数表达式具有更紧凑的形式和更好的收敛性,且导出公式的计算误差分别小于10^-8和10^-8″,可以满足大地测量和地图制图计算精度要求。     

GNSS速度测量若干数学模型研究

为解决GNSS伪距变率双差测速和高斯投影、墨卡托投影坐标系中的速度投影计算问题,以大地坐标速度为未知数,推导GNSS伪距变率双差测速解法,基于高斯投影、墨卡托投影公式,推导其速度投影算法。建立了以大地坐标速度为未知数的GNSS伪距变率双差测速数学模型,建立了高斯投影、墨卡托投影坐标系速度投影计算方法,给出了应用试验和算例。结果表明,GNSS伪距变率双差测速大地坐标分量精度达到毫米/秒级,高斯投影、墨卡托投影坐标系速度投影算法正确。提出的GNSS伪距变率双差测速解法具有重要的应用价值。提出的高斯投影、墨卡托投影坐标系速度投影数学模型,可以满足低、中、高速应用需要。     

对高斯投影与横轴墨卡托投影差异的研究

借助计算机代数系统Mathematica推导了较为严密的横轴墨卡托投影公式和高斯-克吕格投影公式,通过数值计算对二者进行了分析比较,证明由于公式推导思路和公式的结构不同,两种投影方法在较为严密的计算中还是存在一定的差异的。     

辅助纬度反解公式的Lagrange级数法推演

对地图投影理论中经常遇到的等距离纬度、等量纬度和等面积纬度的反解公式进行了新的研究。利用Lagrange级数公式,借助计算机代数系统强大的数学分析功能,全面给出了这些纬度用椭球偏心率幂级数形式表示的反解公式。与以往数值形式表示的反解展开式不同,这些反解公式是以符号形式给出。研究表明计算机代数系统的应用不但极大地提高了公式推演的效率和准确度,而且反解系数从此可以表示为更简单和更便于记忆的符号形式。     

等角纬度与子午线弧长变换的直接表达式

为了便于实现等角方位投影与椭球等距离圆柱或圆锥投影之间的变换,借助具有强大符号运算功能的计算机代数系统Mathematica,推导出了等角纬度和子午线弧长之间变换的直接表达式,进一步将表达式改进为适合电算的形式,并将其系数统一表示为关于椭球偏心率e和椭球第三扁率n的幂级数形式。通过算例分析表明:基于第三扁率n的幂级数表达式具有更紧凑的形式和更好的收敛性,且导出公式的计算误差分别小于10^-7″和10^-8m,可以满足大地测量和地图制图计算精度要求。     

椭球情形下等角和等面积正圆柱投影间的直接变换

为实现椭球情形下等角和等面积圆柱投影间的直接变换,借助具有强大符号运算功能的计算机代数系统Mathematica,推导出了等量纬度和等面积纬度函数间变换的直接展开式,并将公式系数统一表示为椭球第一偏心率e的幂级数形式,且统一展开至e~(10)。在此基础上建立了等角和等面积正圆柱投影间的直接变换模型,可解决不同参考椭球下的投影变换问题。精度比对结果表明本文建立的直接变换模型相比于传统间接变换模型精度提高3～5个数量级,完全可以满足地图海图制图精密计算的需要。     

等量纬度展开式的新解法

对地图投影学中经常遇到的等量纬度正反解展开式进行了新的研究。借助M athem atica计算机代数系统强大的数学分析功能,给出了新的正解公式,发现并纠正了前人正解公式中的错误;并且以此为基础,导出了用第一偏心率幂级数形式表示的反解展开式和三种主要的参考椭球下的实用反解计算式。本文研究表明计算机代数系统的应用不但极大地提高了公式推演的效率和准确度,而且反解系数从此可以表示为更简单和更便于记忆的符号形式。     

高斯等角球面上的方位角改正公式及其应用

提出了椭球面在球面上投影中大地方位角的改正问题，推算了高斯等角球面上的方位角改正公式，经过实际算例，验证了大地方位角的改正精度和海图制图中规定的纬度带取值范围的正确性。     

高斯函数拟合参数选取标准的确定

在水深测量中由于水深数据的离散化特征,需要进行数据拟合,求得未知区域的海底地形。针对高斯函数与协方差函数之间的密切联系,对高斯函数移位的线性组合拟合的基本形式进行了较全面的分析。首先,利用协方差函数旋转面等概念分析了高斯函数的拟合条件及其参数的初步确定;其次,利用高斯函数衰减较快的特性,提出了比值函数准则确定参数的数学方法,并从理论上剖析了参数选择的数学本质,得到了参数选取的有效区间。最后通过大量的实际数据计算,得到了与理论相一致的结果,提高了高斯函数拟合的效率和精度。     

基于双树复数小波变换的特征点水印算法

提出了一种基于双树复数小波变换的特征点数字水印算法。对图像做三级双树复数小波变换,用F rstner算子提取图像低频子带中的特征点,根据复数小波变换的系数特点,通过修改相应的高频系数来实现水印信息的调制嵌入,提取水印信息的同时能够近无损恢复原始载体图像。算法兼顾了水印的鲁棒性和不可见性,能够有效抵抗剪切、平移、旋转等几何攻击,对线性拉伸、低通滤波等攻击也具有一定的鲁棒性。     

常用极区海图投影直接变换的闭合公式

针对新形势下北极航行对海图保障的迫切需求,研究了常用极区海图投影的直接变换问题。视地球为球体,引入余纬度,给出了极球面投影、横墨卡托投影和日晷投影等常用极区海图投影的正反解公式,在此基础上,系统地推导出了三种投影中任意两种投影间的直接变换公式。该公式为形式简单的闭合公式,可供极区海图投影变换和航海导航参数计算使用。     

等距圆量距法在海图上的扩展应用研究

为了解决双重极球面投影极区航海图上准确便捷量距的问题,根据等角纬度和大地纬度的关系,从理论和数值方面分析了将等距圆量距法推广应用到双重极球面投影海图的可行性、误差水平并给出了修正公式,以满足双重极球面投影航海图的极区导航应用需要。并研究了将等距圆量距法扩展到基于大地纬度应用的可行性,以满足双重极球面投影极区航海图上便捷准确的量距需要。误差分析表明,双重极球面投影海图上,基于大地纬度的等距圆量距法可行,量距误差可按相应公式修正。     

海底沉积物纵波波速与物理-力学性质的理论关系和比较

本文提出以密度变化比和等效弹性模量变化比为参数描述海底沉积物纵波波速,得到密度变化比是由孔隙率、海水密度和海底沉积物固相密度构成的复合参数,建立了以复合参数和等效弹性模量变化比为变量的泰勒多项式海底沉积物纵波波速公式。基于单因素分析法得出纵波波速可表示为参考声速与调制函数的乘积,沉积物的参考声速由海底底质物理性质确定,建立了复合参数-声速的近似理论模型。对该理论模型与现有的主要纵波波速经验公式的分析结果表明,孔隙率-纵波波速经验公式只是参考声速不同,但调制函数是互相等效的,验证了本文海底沉积物纵波波速理论关系的有效性。