等面积纬度函数和等量纬度变换的直接解算公式

为实现等面积投影和等角投影间的直接变换,借助计算机代数系统Mathematica,推导出了等面积纬度函数和等量纬度变换的直接解算公式,并将式中系数统一表示为椭球第一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,本导出公式的计算误差分别小于10 m2和10-4(″),可供实际使用。     

等角圆锥投影基准纬度非迭代算法

为简化传统正轴等角圆锥投影求解基准纬度时繁琐的迭代算法,引入平均纬度和平均纬差的概念,借助计算机代数系统Mathematica,在平均纬差处级数展开,导出了基于球体模型的正轴等角圆锥投影求解基准纬度的非迭代算法。以全国和不同纬差的省区为例,将其与传统椭球迭代算法进行对比分析。结果表明,推导的基于球体模型的非迭代公式计算基准纬度B0、B1、B2的相对误差最大值为2.011%,长度变形的相对误差小于1×10-6,基本可满足全国以及各省区地图制图的精度要求,从而验证了所研究算法的精确性与实用性。     

地图投影中三种纬度间变换直接展开式

利用等距离纬度、等角纬度和等面积纬度这三种纬度和大地纬度间的正反解展开式,全面导出了它们之间变换的直接展开式,并将式中系数统一表示为椭球偏心率e的幂级数形式并展至e10,解决了不同参考椭球下的变换问题.算例分析表明,直接展开式的计算精度优于10-8″,满足地图投影精密计算的需要.     

拉格朗日投影与常用等角投影间解析变换的复变函数表示

借助复变函数理论讨论了拉格朗日投影与常用等角投影间的解析变换问题,导出了拉格朗日投影正反解的复变函数表达式,在此基础上系统地建立了该投影与高斯投影、墨卡托投影和等角圆锥投影间解析变换的复变函数表示模型。这些复数变换公式是含参考椭球第一偏心率的符号形式,可解决不同参考椭球下的投影变换问题,与传统的实数变换公式相比,其结构更为简单,理论更为严密,便于实际使用。     

高斯投影与墨卡托投影解析变换的复变函数表达式

给出了高斯投影和墨卡托投影正反解的复变函数表达式,在此基础上推导出了这两种投影解析变换的复数形式的直接公式和间接公式,将其表示为含椭球第一偏心率e的符号形式,可解决两种投影在不同地球参考椭球下的变换问题.算例结果表明,复数变换公式的计算精度在0.000 1 m以上,可供实际使用.     

广西壮族自治区正轴等角割圆锥投影

根据地图投影选择的原则以及广西壮族自治区的地理位置和形状 ,设计了广西壮族自治区正轴等角割圆锥投影。它的两条标准纬线分别为φ1 =2 2°0 0′,φ2 =2 5°30′,投影常数α=0 .40 2 810 6 0 7,K =17195 30 6 .82 ,面积变形在南北边缘仅为 +2‰ ,在制图区域中部为 - 1‰ ,面积变形很小。因此 ,本投影可以作为编制广西壮族自治区地图的数学基础。     

常用等角投影及其解析变换的复变函数表示

借助复变函数理论讨论了常用等角投影及其解析变换的复变函数表示;给出了高斯投影、墨卡托投影和等角圆锥投影正反解的复变函数表示模型;在此基础上系统地推导出了高斯投影、墨卡托投影和等角圆锥投影间解析变换的复变函数表达式.这些复数变换公式是含参考椭球第一偏心率的符号形式,可解决不同参考椭球下的变换问题.与传统的实数变换公式相比,其结构更为简单、理论更为严密.     

基于地球椭球模型的符号形式的航迹计算法

分析了传统的航迹计算法存在的缺陷,为提高航迹计算精度,给出基于地球椭球模型的改进的墨卡托航法;从中分纬度的几何定义出发,导出地球椭球体上改进的中分纬度公式,在此基础上给出改进的中分纬度航法。本文所给算法公式均为符号形式,可以解决航海中不同参考椭球下的航迹精确计算问题。     

利用椭球变换建立独立坐标系的方法

详细阐述了8种利用椭球变换建立独立坐标系的方法,推导了独立坐标系高程面与椭球面之间的相互关系,进而建立了椭球变换模型,减少了高程归化变形;并通过计算实例对其投影变形值进行分析,以探究不同方法间的特点与差异,得出了一些有益的结论。     

等距离纬度与等量纬度间的直接变换

为了便于实现等距离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,推导出了等距离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~(-11)和(10~(-7))″,可以满足地图投影变换计算精度要求。     

以地心纬度为变量的常用纬度正反解符号表达式

借助具有强大符号运算功能的计算机代数系统Mathematica,推导了地图投影学中等距离纬度、等角纬度、等面积纬度与地心纬度之间的正反解直接展开式,并将式中的系数统一表示成关于椭圆偏心率e和椭球第三扁率n的幂级数形式。与以往反解方法不同的是,采用符号迭代法进行以地心纬度为变量的等距离纬度、等角纬度、等面积纬度的反解,并使用最大差异值作为衡量精度的标准。算例分析表明,以地心纬度为变量的常用纬度展开式在结构和形式上与以大地纬度为变量的辅助纬度保持一致,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,其直接展开式的精度分别优于(1×10^-8)″和(1×10^-10)″,可以满足大地测量和地图投影精密计算的需要。     

地图投影在地理信息系统中的应用

GIS以表示地理信息的数据库为核心 ,以同时描述空间数据和属性数据为最基本的特征。将不同尺度、不同时期、不同来源的地理数据精确定位于公共的地理基础之上 ,是实现GIS目标的基本要求。不同投影之间的互相转换以及投影类型或参数的选择对GIS数据的输出结果有极大影响。本文通过对地图投影的分类、经纬线特征、变形分布的分析 ,探讨了GIS中地图投影的变换和选择方法     

等差分纬线多圆锥投影正解变换的参数和方法

在国家测绘局网上发布的等差分纬线多圆锥投影世界地图上选择参考点,利用参考点的坐标值计算投影参数进行正解变换时,因为极圈以上没有参考点,所以在极圈以上的高纬地区存在较大的误差。利用等差分纬线多圆锥投影世界地图的原始设计参数和函数式,可以解决这一问题,实现精确的正解变换。     

等角投影变换的常系数公式及其在高斯—克吕格投影换带中的应用

讨论了等角投影变换的常系数一般公式及应用模型,墨卡托投影和高斯－克吕格投影问题的正解变换及其在高斯－克吕格投影换带中的应用,常系数计算公式优于传统的变系数计算公式,是基于计算机的等角投影变换的最佳模型,它在计算机制图,地理数据库,ＧＩＳ等领域中有着广泛的应用。     

ArcGIS空间数据投影坐标转换方法研究

本文在充分理解投影变换原理的基础上,运用Delphi编程工具设计开发了一套基于不同坐标系下控制点坐标来求取七参数的应用软件,在ArcGIS平台下探讨出从北京54坐标系到西安80坐标系的投影转换流程,并结合四川重庆土壤类型分布数据进行了转换实验。结果表明,该方法能在缺少转换参数的环境下较好地完成不同大地基准面和参考椭球体坐标系之间的投影转换。     

等距离球面高斯投影

针对传统高斯投影直接基于等角横切圆柱投影而带来的不能直接用球面坐标换算等问题,研究了一种运用等距离球面进行投影的高斯投影,即等距离球面高斯投影。借助等距离纬度正反解公式,推导了等距离球面高斯投影的正反解公式,分析了其经纬线变形情况;基于投影公式,计算和分析了等距离球面高斯投影的长度变形、角度变形、面积变形及子午线收敛角等参数;最后与传统高斯投影进行比较,说明了该投影的可用性。     

GNSS相应坐标系之间的关系及其影响

不同的GNSS采用的坐标系定义几乎相近,但参考椭球及其坐标实现不同,这将影响多GNSS融合导航定位效果。根据各GNSS坐标系所采用参考椭球的基本常数,计算比较了不同坐标系参考椭球参数的差异;导出了相应的正常重力公式,比较了这些正常重力公式确定的正常重力值差异;最后分别从坐标系统的定义与实现两个方面分析了其对定位结果的影响。结果表明:1)GPS(BDS)与Galileo和GLONASS所使用的参考椭球引起正常重力差约为0.15和0.30 mgal;2)GPS与BDS,Galileo及GLONASS所使用参考椭球引起纬度分量最大差异约为0.1 mm,3 cm和3 cm,高程分量约为0.1 mm,0.5 m和1 m;3)各GNSS所使用坐标框架间转换参数引起的坐标变化达到厘米级。     

等分分层组合投影研究

针对中国地理格网(1°、10°等多级格网系统)的分割方法,设计了一种适合该格网系统的新型地图投影——分层组合投影。从微分几何的观点出发,把地球椭球按等纬度分割成若干层圆台,分别建立每个圆台的投影模型,即可得到一种地图投影。这种投影还可根据格网间隔的不同进行细分,从而发展成为一种适合多分辨率格网模型的动态地图投影。通过对该投影进行变形计算表明,该投影可以保持等角,而且面积和长度变形都很小,特别是在高纬度地区,与Mercator投影相比变形明显减小。