高斯投影原理

高斯投影是一种等角投影 它是由德国数学家高斯 Gauss 1777 1855 提出 后经德国大地测量学家克吕格 Kruger 1857 1923 加以补充完善 故又称 高斯 克吕格投影 简称 高斯投影 在有些资料中也称横轴墨卡托 TransverseMercator TM 投影 1 高斯投影的概念 测量中大量的角度观测元素 在投影前后保持不变 这样免除了大量投影计算工作 保证在有限范围内使得地图上图形同椭球上原形保持相似 给识图用图带来很大方便 投影能方便的按分带进行 并能用简单的 统一的计算公式把各带连成整体 2 测量对地图投影的要求 N S c 中央 子 午线 赤道 3 高斯投影的原理 高斯投影采用分带投影 将椭球面按一定经差分带 分别进行投影 高斯投影必须满足 1 高斯投影为正形投影 即等角投影 2 中央子午线投影后为直线 且为投影的对称轴 3 中央子午线投影后长度不变 4 高斯投影的特性 中央子午线投影后为直线 且长度不变 除中央子午线外 其余子午线的投影均为凹向中央子午线的曲线 并以中央子午线为对称轴 投影后有长度变形 赤道线投影后为直线 但有长度变形 赤道 中央子午线 平行圈 子午线 O x y 除赤道外的其余纬线 投影后为凸向赤道的曲线 并以赤道为对称轴 经线与纬线投影后仍然保持正交 所有长度变形的线段 其长度变形比均大于l 离中央子午线愈远 长度变形愈大 赤道 中央子午线 平行圈 子午线 O x y 整个投影变形最大的部位在赤道和投影最外一条经线的交点上 纬度为0 经差为 3 时 长度变形为1 38 面积变形为2 7 5 投影带的划分 我国规定按经差6 和3 进行投影分带 6 带自首子午线开始 按6 的经差自西向东分成60个带 3 带自1 5 开始 按3 的经差自西向东分成120个带 高斯投影带划分 6 带与3 带中央子午线之间的关系如图 3 带的中央子午线与6 带中央子午线及分带子午线重合 减少了换带计算 工程测量采用3 带 特殊工程可采用1 5 带或任意带 按照6 带划分的规定 第1带中央子午线的经度为3 其余各带中央子午线经度与带号的关系是 L 6 N 3 N为6 带的带号 例 20带中央子午线的经度为L 6 20 3 117 按照3 带划分的规定 第1带中央子午线的经度为3 其余各带中央子午线经度与带号的关系是 L 3 n n为3 带的带号 例 120带中央子午线的经度为L 3 120 360 若已知某点的经度为L 则该点的6 带的带号N由下式计算 N 取整 1若已知某点的经度为L 则该点所在3 带的带号按下式计算 n 四舍五入 6 高斯平面直角坐标系 坐标系的建立 x轴 中央子午线的投影y轴 赤道的投影原点O 两轴的交点 O x y P X Y 高斯自然坐标 注 X轴向北为正 y轴向东为正 赤道 中央子午线 由于我国的位于北半球 东西横跨12个6 带 各带又独自构成直角坐标系 故 X值均为正 而Y值则有正有负 x y o 500km 500000 636780 360m 500000 227559 720m 国家统一坐标 带号 带号 例 有一国家控制点的坐标 x 3102467 280m y 19367622 380m 1 该点位于6 带的第几带 2 该带中央子午线经度是多少 3 该点在中央子午线的哪一侧 4 该点距中央子午线和赤道的距离为多少 第19带 L 6 19 3 111 先去掉带号 原来横坐标y 367622 380 500000 132377 620m 在西侧 距中央子午线132377 620m 距赤道3102467 280m 由高斯 克吕格投影的直角坐标基本公式 3 2 建立平面直角坐标 x y 与地理坐标 之间的函数关