高斯投影正反算公式 新
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高斯投影坐标正反算
一、相关概念
大地坐标系由大地基准面和地图投影确定,由地图投影到特定椭圆柱面后在南北两极剪开展开而成,是对地球表面的逼近,各国或地区有各自的大地基准面,我国目前主要采用的基准面为:基准面,为GPS基准面,17届国际大地测量协会上推荐,椭圆柱长半轴a=6378137m,短半轴b=;
2.西安80坐标系,1975年国际大地测量协会上推荐,椭圆柱长半轴a=6378140m,短半轴b=;
3.北京54坐标系,参照前苏联克拉索夫斯基椭球体建立,椭圆柱长半轴a=6378245m, 短半轴b=;
通常所说的高斯投影有三种,即投影后:
a)角度不变(正角投影),投影后经线和纬线仍然垂直;
b)长度不变;
c)面积不变;
大地坐标一般采用高斯正角投影,即在地球球心放一点光源,地图投影到过与中央经线相切的椭圆柱面上而成;可分带投影,按中央经线经度值分带,有每6度一带或每3度一带两种(起始带中央经线经度为均为3度,即:6度带1带位置0-6度,3度带1带位置度),即所谓的高斯-克吕格投影。
图表11高斯投影和分带
地球某点经度(L)为过该点和地球自转轴的半圆与子午线所在半圆夹角,东半球为东经,西半球为西经;地球某点纬度(B)为所在水平面法线与赤道圆面的线面角。
正算是已知大地坐标(L,B),求解高斯平面坐标(X,Y),为确保Y值为正,Y增加500公里;反算则是由高斯平面坐标(X,Y)求解大地坐标(L,B)。
二、计算模型:
地球椭球面由椭圆绕地球自转轴旋转180度而成。
图表 1 椭圆
椭圆长半轴a,椭圆短半轴b, 椭圆方程:
(1)
图表2椭球面
椭球面方程:
y2 a2+
x2
b2
+
z2
a2
=1
/***************************************
与网上充斥的将函数关系先展开为泰勒级数,再依据投影规则确定各参数不同,本文直接依据空间立体三角函数关系得出结果。
*****/
(一)正算
由图表1,
由方程式(1),−dy
dx =a2
b2
?x0
y0
令,可得
在图表2中,
,则
由椭圆方程,令
(r?cosθ)2
a2+
(r?sinθ)2
b2
=1
可知:
正算依据公式(4)、(5)、(6)、(7)得到结果,其中a:地球椭球长半轴;
b:地球椭球短半轴;
B:该点纬度;
L:该点经度减去中央经线L0后的值;
X:大地x坐标值;
Y: 大地y坐标值。
(6)式积分按积分原理由计算机求积分。
(二)反算
由式(4)可得,
三、程序代码函数:
/************高斯投影正算函数***************
输入: double a ,double b,(m_B,m_L)为大地坐标, L0为带号(6度带),(x,y)为高斯平面坐标,y加上了500000常量
返回:none
******************************************/
void gaosiforward(double a,double b,double m_B,double m_L,double L0,double &x,double &y)
{
double B=m_B*3./180;180;
}