依不同纬度变量的子午线弧长正反解公式的级数展开

推导了以归化纬度、地心纬度解算子午线弧长的展开公式,同时又根据拉格朗日反演定理,得到了由子午线弧长反解归化纬度、地心纬度的直接公式。该组公式与子午线弧长正反解公式的大地纬度表达在结构形式上保持一致,进一步揭示了子午线弧长同3种纬度变量之间的内在联系。分析表明,基于归化纬度的子午线弧长解算与大地主题解算方法具有理论上的统一性,正反解精度均高于传统基于大地纬度的展开。     

电磁波测距边归算至投影面的公式论证及应用讨论

以足够的精度推导出电磁波测距边经倾斜改正、高程归化而算至投影面上边长的计算公式 ,从而证明了通常利用测线两端点间的高差作倾斜改正后的平距 ,正是测线两端点平均高程面上的长度。由于工程上所需的投影面常为某一水准面 ,而并非国家参考椭球面 ,因此严格地说 ,高程归化公式中的分母也不应采用测距边方向上此椭球面法截弧的曲率半径 ,只是它对距离的高程归化值的影响很小 ,即使采用与正确值相差达 40 km的概略值 ,也足以保证边长的高程归化值的相对精度达到 1/10 0万。     

弧度测量子午线弧长随纬度的变化规律问题

由于地球是弹滞体,根据牛顿理论,由于地球的自转作用,地球应该呈扁椭球状。18世纪,法国科学院派遣了两支测量队分赴拉普兰和秘鲁对地球的子午线弧长进行了实测,最终证实了地球是扁椭球。本文分别讨论了子午弧长随地心、大地、归化纬度的变化规律,数值计算结果表明:以大地纬度和归化纬度而论.1°子午线弧长随着纬度的增大而逐渐变长;但以地心纬度而论,1°子午线弧长随着纬度的增大而逐渐变短。     

常用纬度与归化纬度差异极值分析表达式

从常用纬度与归化纬度的定义出发,借助于计算机代数分析,对常用纬度与归化纬度差值进行了系统的分析,推导出了常用纬度与归化纬度的差异极值分析表达式,并将式中系数展开为椭球第一偏心率e和第三扁率n的幂级数形式.研究结果表明,常用纬度与归化纬度差值极值点均位于45°附近,基于n展开的分析表达式比基于e展开的分析表达式形式上更加...     

电磁波测距边归算至投影面的公式证论及应用讨论

以足够的精度推导出电磁波测距边经倾斜改正,高程归化而算至投影面上边长的计算公式,从而证明了通常利用测线两端点决的高差作倾斜改正后的平距,正是测线两端点平均高程面上的长度,由于工程上所需的投影面常为某一水准面,而并非国家参考椭球面,因此严格地说,高程归化公式中的分母也不应采用测距迷方向上此椭球面法截弧的曲率半径,只是它对距离的高程归化值的影响很小,即使采用与正确值相差达40km的概略值,也足以保证边长的高程化值的相对精度达到1／100万。     

极区极球面投影海图的分幅设计算法

研究了北极极球面投影海图的分幅设计方法。根据北冰洋地理特点将图幅分为极点在图幅中央和极点不在图幅上两类,推导了这两类图幅的比例尺计算公式、经纬度范围关系和经纬差计算公式,提出了一种同比例尺成套系列极球面投影海图的自动分幅设计算法:制图区域先按纬度范围分层,然后对各层按经度范围分幅,纬度叠幅以图上长度给出、经度叠幅以图幅经差比例系数给出,通过叠幅确定图幅数量及各图幅地理范围,最后举例验证了该算法的可行性。     

大地测量应用卫星的轨道设计 ——椭球谐引力场下卫星的运动

本文首先注意到近球面包络进动轨道(近圆)是大地测量应用卫星的共有特征;接着指出地球引力位的等势面非常接近共焦椭球面,其主项是严格的共焦椭球面,次项是10-6的摄动项;最后得出,在共焦椭球面成层分布引力场下,存在一条特殊的轨道——椭球面包络进动轨道,位于椭球面上,沿着大地线(测地线)作匀速、变曲率、均匀进动(升交点西退或东进)运动;这样一条特殊的轨道,是几何大地测量学、物理大地测量学和空间大地测量学与轨道理论的完美结合;若用椭球面包络轨道代替近球面包络进动轨道,因其严格顾及J2项,将更有利于大地测量应用卫星的轨道设计、卫星群分布设计、覆盖计算、入轨控制等。     

Stokes和Hotine积分离散求和的快速算法

提出了一种用于Stokes积分和Hotine积分直接离散求和的快速算法。该算法将积分核表达为计算点纬度、流动点纬度和两点间经度差的函数,充分利用核函数的对称性,相同纬度的所有计算点只需计算一组核函数,计算次数远少于普通离散求和。基于EGM2008地球重力位模型的模拟实验表明,快速算法的计算效率远高于普通算法,有效解决了离散求和计算速度太慢的数值问题,且保留了球面积分的特性,可取代一维FFT用于计算Stokes积分和Hotine积分。     

椭球面三角形外心的地图代数解法

椭球面三角形外心到3个相邻顶点的大地线距离都相等。面向椭球面空间的外心大地坐标的求解对于椭球面Voronoi图的生成和椭球面Delaunay三角网的构造具有重要作用。利用基于地图代数理论的矢栅结合方法,首先基于地图代数测地变换建立高精度椭球面空间距离场,再通过边界跟踪配对确定外心所在的栅格范围,最后通过数值计算内插生成初始等距点并不断逼近外心的精确大地坐标。试验结果表明,采用本文方法求解的椭球面三角形外心大地坐标,在103~104 km跨度内其定位误差小于0.001m,且算法非常适用于海量空间数据的高精度快速计算。     

计算子午线弧长与底点纬度的常微分方程数值解法

计算子午线弧长与底点纬度本质上是解算标准的一阶常微分方程。为了研究利用常微分方程数值解法进行子午线弧长与底点纬度计算的可行性与可靠性,选取大地纬度自0°起以步长1″依次增大至90°,共计324 001个样本数据,分别基于求解常微分方程的Euler算法、改进的Euler算法以及二阶、三阶、四阶Runge-Kutta算法对其进行了数值计算。并与传统算法结果进行比较,从数值算法结果的精度、运算速度、自洽程度等方面对数值算法质量进行评价。计算结果表明:利用常微分方程数值解法求解子午线弧长与底点纬度的方法,能够得到与传统算法精度一致的结果;且数值算法运算速度大约是传统算法的2倍,其中四阶Runge-Kutta算法的精度与自洽程度最高。这表明,常微分方程数值解法比传统算法更适用于子午线弧长和底点纬度的大数据计算。     

基于地球椭球面模型的海上划界方法

目前,世界上还有许多国家的海洋边界没得到确定,由此引起的国家间海上争端事件不断。因此,开展海洋划界技术和方法研究,科学精确地确定两国间海洋边界显得十分必要。本文阐述了基于墨卡托投影的海图进行海上划界方法的不足,研究了利用高斯平均引数大地主题解算计算点到大地线的球面距离模型,最后设计了基于地球椭球面模型的等比例海上划界算法,并基于ArcGIS Engine实现划界功能。     

依不同纬度变量的常用曲率半径的直接展开式

通过计算机代数系统Mathematica推导出了以地心纬度、归化纬度为变量的卯酉圈曲率半径、子午圈曲率半径和平均曲率半径的直接表达式,该表达式适用于任何椭球参数,具有通用性。并将常规的基于第一偏心率e表示的公式改写为基于第三扁率n表示的公式,以2000国家大地坐标系(China Geodetic Coordinate System2000,CGCS2000)椭球为例分析了推导出的直接表达式的精确性和可靠性。经分析可得,常用曲率半径展开至e⁶或n³时,既能满足大地测量学要求的精度,也更为紧凑简练,一定程度上提高了地图投影的计算效率。     

常用纬度差异极值符号表达式

对测量和地图学中六种常用纬度进行全面系统的比较,借助计算机代数系统推导出常用纬度间的差异极值点及对应差异极值的符号表达式,并将其表示为关于偏心率的幂级数形式;以CGCS2000椭球为例,将各纬度间的差异明确到数值上。结果表明,辅助纬度与大地纬度的差异极值点均在右侧;地心纬度与大地纬度差异极值最大,归化纬度与大地纬度差异极值最小。这些研究结果可为大地测量及地图投影提供理论依据。     

路线缓和复曲线测量检验的弧长新方法与效果

说明路线设计与测量技术上缓和复曲线悬而未决的问题,介绍中插缓和曲线相对坐标系中的角度关系,根据曲线的密切特征分析圆心相对坐标表达式,推证求解中插缓和曲线弧长lM方程,说明弧长方程应用于路线工程测量检验的几点结论.     

高斯投影变形优化

为了改善高斯投影区域变形问题,该文提出将1减区域最大长度变形的一半作为比例系数,并将其乘以高斯投影公式形成新的割高斯投影.借助计算机代数系统分别推导了割高斯投影优化算法在中低纬度地区和靠近极点地区的长度比公式,分析了比例系数关于纬度和经差的变化趋势以及优化算法在不同区域的变形情况.结果表明,在同一区域内,经差越大纬度越...     

大地问题中截面椭圆弧长的改进算法

为了避免大椭圆弧长算法中需要对球面方位角和极距角进行繁琐的象限判断问题,该文通过空间向量分析和椭球几何关系推导,给出了一种计算简洁、具有通用性的截面椭圆弧长算法。算例分析表明,该算法可以满足椭球面上两点间大地距离计算的应用需要,当大地距离小于2000km时,求得的截面椭圆弧长与较严密公式求得的大地线长的误差仅为厘米级。     

徐家汇观象台与西安天文基本点间经度系统差测定的初步报告

一、前言自A．B．马扎耶夫教授于1953年测定北京、西安二天文基本点以来,该二点即作为我国天文-大地网上所有天文点的起始点,与苏联的天文-大地网纳入统一的系统。为了适应我国广阔领土上的天文-大地工作的需要,我所几年来与其他兄弟单位协力进行或单独进行陆续的测定了乌鲁木齐、成都、广州、武汉等天文基本点,这些点的经差测定皆以西安天文基本点为起算点。因此,西安点的经度值对天文测量来说有非常重要的意义。同时,根据我国重力测量草案第七节的叙述“在目前中国沿海的海洋重力测量尚未开展以前,根据重力资料来推算垂线偏差以及绝对高程异常的参考椭球面定向点暂设在西安天     

大椭圆椭球参数模型在长线工程中的应用

针对长线工程中横轴椭圆柱等角投影在设计工程平面施工图时需要频繁分带和精度较低的问题,提出了以线路走向的椭球大椭圆线为新的中央子午线进行投影的大椭圆线椭球高斯投影,并研究大椭圆线椭球的参数理论模型。首先,推导了以归化纬度代替大地纬度为参数的子午线弧长公式;其次,根据二次曲线不变量理论、线性代数、微积分等知识推导出以平面方程系数为参数的大椭圆椭球基本几何参数的计算模型;然后,推导出基础椭球与大椭圆椭球之间大地坐标的直接转换模型;最后,以某一实际工程资料为基础,验证了推导的理论模型的正确性和优越性,以便在长线工程中普及应用。     

一种适用于局部重力场的傅里叶表达式

本文从局部重力场在直角坐标系下的最基本原理边值问题出发,讨论了边值问题在二维和三维直角坐标系下的求解过程,得出了适用于局部重力场的普通解的傅里叶级数表达式;根据傅里叶表达式中三角函数的正交性,得出了其傅里叶系数的积分表达式;根据大地测量学中各物理量之间的关系,分别求得了重力异常和重力梯度垂直分量在二维直角坐标下的傅里叶系数关系式,以及重力场扰动位和重力异常、重力场扰动位及其重力梯度分量在三维直角坐标下的傅里叶系数关系式,并根据实际算例验证了上述表达式的有效性。     

子午线弧长的计算方法及精度分析

计算子午线弧长除了采用经典的级数展开算法之外,还可通过数值积分与常微分方程数值解法进行求解。为评价各种算法的精度,本文选取大地纬度自0°-90°、间隔距离为1°、1'、1″的3组样本数据,分别基于传统算法、数值积分算法和常微分方程数值算法3大类11种算法计算得到各组样本所对应的子午线弧长结果,并从算法精度和运算速度两个方面对各种数值算法进行了分析与评价。实例表明三阶、四阶Runge-Kutta算法不仅精度高,而且运算效率是其他算法的2倍多,研究结果为计算子午线弧长的提供了有效的算法模型。