大椭圆线椭球高斯投影在高速铁路工程中的应用

为了减少东西走向长线工程中的控制点数据在进行高斯投影转换时需要频繁换带的问题,提出了一种方法,即以工程线路中心线或其附近的大椭圆线为中央子午线,建立大椭圆线椭球,根据非线性规划最优理论求出大椭圆线椭球参数,并对其进行椭球变换,然后以此新椭球为基础进行高斯投影。     

复变函数斜轴椭球变换法的衔接应用

针对转折大、高差大的长线工程,在长度投影变形不大于10 mm/km的条件下,为了衔接斜轴椭球变换前后的高斯平面坐标,建立高精度的工程控制网.文中利用高斯投影正解的非迭代复变函数解出高斯平面横纵坐标组成的复变量z关于参数(a,e,B,l)的偏导数,结合椭球变换大地坐标的变化量,推导椭球变换前后高斯平面坐标位移量的解析公式,构建了椭球变换前后高斯平面坐标衔接模型,并通过实际工程数据对模型进行精度分析,验证该理论模型正确性以及高斯平面坐标衔接的优越性,进一步丰富斜轴变换椭球高斯投影理论在长线工程中的应用.     

常用海图投影平面上大椭圆航线的表象与曲率分析

利用空间矢量方法推导出了椭球面上只与起止点地理坐标有关的大椭圆航线方程,代入4种常用海图投影的正解公式,得到不同投影平面上的大椭圆参数方程;利用上述参数方程进而推导出了不同投影面上大椭圆航线的曲率与曲率半径公式。选取伦敦到纽约的大椭圆航线为例,通过绘制不同投影面上的大椭圆航线并分析其曲率、曲率半径变化曲线可知,大椭圆航线在日晷投影上的表象为曲率处处为0的直线,而在其他投影面上的表象为曲率较小但不断变化的曲线。利用推导的曲率半径公式可以计算各类大椭圆航线上任意位置的“代曲直距”,方便在不同比例尺的海图上对大椭圆航线进行量测和绘制,提高作图效率。     

不同变形性质正轴圆柱投影和正轴圆锥投影间的直接变换

为避免不同变形性质正轴圆柱投影和正轴圆锥投影间传统间接变换繁琐的计算过程,利用子午线弧长、等量纬度和等面积纬度函数间变换的直接展开式,建立了相应投影坐标间的直接变换模型,无需计算大地纬度即可完成变换。本文导出公式均为含参考椭球第一偏心率的符号形式,可解决两类投影在不同参考椭球下的变换问题。算例分析表明与传统间接变换模型相比,本文建立的直接变换模型提高了计算效率和计算精度,可供实际使用。     

极区不分带高斯投影的正反解表达式

针对传统高斯投影公式在极区难以应用的问题,通过引入等角余纬度及等量纬度的表达式,推导出严密的复数等角余纬度公式,进而得到严密的极区高斯投影正解表达式;借助符号迭代法及指数函数与三角函数间的关系式,推导出对应的极区高斯投影反解表达式;基于极区高斯投影正解表达式,推导出可用于极区的长度比、子午线收敛角公式;最后,以CGCS2000椭球为例,与实数型幂级数高斯投影公式计算的结果进行对比,验证了本文推导公式的正确性。由于本文推导公式不受带宽限制,且可用于整个极区的表示,对于编制极区地图及极区导航具有重要的参考价值。     

适用于不同椭球的高斯平面坐标正反算的实用算法

本文详细介绍了适用于不同椭球的高斯投影正反算公式中子午线弧长或底点纬度的计算方法,并给出了实用公式。该公式简便实用,便于计算机实现。为验证此公式的正确性,本文最后用该公式计算了54椭球子午线弧长及底点纬度计算式中的各系数,与天文大地网推算的相应系数进行了比较验证。     

一种不同参考椭球下高斯投影地形图坐标转换及实现

因为高斯投影的变形影响,大范围地形图在投影面高程变化后不能通过局部控制点参数法进行变换,而大多数小项目地区又因没有建立地方独立坐标系而无法方便的得到当地投影面的过渡性数据成果。通过椭圆平面几何方程,本文提出了不使用参考控制点的情况下不同高程投影面之间高斯平面投影坐标的转换方法。该方法直接解求地面点在新投影面对应椭球上的纬度值,推导严密,转换精度较高。在沽源县地籍项目中通过编程对实际数据进行往返转换,证明了该方法的正确性和实用性。     

不同法截面子午线椭球衔接的研究及应用

为了满足高速铁路线路控制网的投影长度变形值不大于10 mm／km的要求,将长线工程线路分成多段并建立各自的法截面子午线椭球．针对相邻法截面子午线椭球的衔接问题,提出交点法线重合的方法,实现椭球变换之后交点位置的一致性,解决线路的衔接问题,从而大大加强法截面子午线椭球理论在工程线路弯曲性、复杂性及长度的适用性．      

底点纬度直接解法的普遍公式

大家知道,在已知地面点的高斯平面坐标反算大地坐标时,通常需要计算底点的纬度;即根据由赤道起算的子午线弧长 X,计算相应的弧长端点的大地纬度 B。为了解决这个问题,目前主要采用两种方法,即迭代法和直接解法。这里推荐了一种按子午线弧长直接解算其端点纬度,即底点纬度的普遍数学模型。这一模型的特点是,所有系数均表示为椭球几何参数的函数;同时,在计算上较文献[4]所推荐     

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。     

子午线收敛角和长度比复变函数表示的实数解

首先在高斯投影复变函数表示的基础上,给出了复数归化纬度的定义及公式;然后基于复数归化纬度,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子午线收敛角、长度比的实数解。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。     

斜轴变形椭球高斯投影方法

针对东西跨度较大的线路,借助最小二乘法建立斜轴参考椭球,以减小高斯投影横坐标;通过坐标系转换理论,推导出测区在各坐标系下的空间直角坐标,进而确定测区相对于斜轴参考椭球上的大地坐标;利用椭球变换法建立斜轴变形椭球以减小因高程引起的投影变形。以某铁路线为例,可知"斜轴变形椭球高斯投影方法"可大大减小投影后横轴方向分量,避免高斯投影分带现象,同时有效减小高程及其引起的投影变形。该方法数学模型严谨、运算过程清晰,便于编制相关软件,可投入工程使用。     

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。     

椭球变换误差传播模型研究

针对在一些行业性地理信息处理中,基于各种坐标系的数据混用现象普遍存在,而椭球变换误差常被忽略,造成椭球变换对数据产生的影响缺乏科学评价的问题,文章以观测误差传播定律为基本研究工具,推导出椭球变换误差在大地坐标转换误差、地图投影误差、平面距离计算误差中的传播模型,最后以椭球变换误差对空间插值影响为例,对以上模型进行实践应用,研究结果表明,论文推导出的椭球变换误差模型能够成为行业空间信息处理中的椭球变换误差影响评价模型。     

未知空间参考系大比例尺地形图的坐标转换

针对未知空间参考系的大比例尺地形图测绘成果,通过数值模拟计算得到了各种参数对转换结果的影响,结果表明,三维四参数模型不适用于未知空间参考系的坐标转换,椭球参数对平面四参数转换结果的影响完全可以忽略不计。进而通过高斯投影长度变形公式与高斯投影公式得出了近似中央子午线的计算关系式,并用实际数据进行了算例验证,结果表明本文的...     

坐标变换中大地水准面的作用

本文很好地详细说明了在变换参数的估计大地水准面的作用,文中推导了计算由于变换参数的变化而使球面坐标变化的公式,还导出了当使用三个位移参数时,忽视大地水准面对变换的曲线坐标的影响,基准变换参数的估计,是采用布尔莎和莫洛金斯基二种模型来实现的。本文给出并讨论了大地水准面对变换的坐标的影响。结果显示出,忽视大地水准面主要地是以大地水准面起伏的量级数值影响椭球高,点的纬度和经度只是有轻微的变化。     

1980国家坐标系向某市地方独立坐标系的转换

改变国家大地基准参考椭球的参数,以新的椭球作为投影基准,选择合适的中央子午线,通过坐标相似变换的方法,实现1980国家坐标系(1980西安坐标系)向某市地方独立坐标系的转换,并对转换的内符合精度和外符合精度进行了对比分析。     

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。     

关于参考椭球平均半径的探讨

推导了参考椭球任意子午线和参考椭球体平均半径的计算公式,并采用数值积会方法计算了我国１９８０国家大地坐标系参考椭球任意子午线的平均半径和参考椭球体的平均半径的精确值。     

基于 CGCS2000的达州市独立坐标系建立

建立达州市中心城区CGCS2000坐标系时,投影变形值已经大于2.5 cm/km ,需要根据城市中心离中央子午线的距离和城市平均高程面,确定了建立达州市相对独立坐标系的方案,通过边长的高程归化和高斯投影改化,最终解算出地方椭球基于2000国家大地坐标系的椭球参数。