高斯坐標

高斯坐標

高斯坐標即高斯-克呂格坐標系。高斯-克呂格(Gauss-Kruger)投影簡稱“高斯投影”,又名"等角橫切橢圓柱投影”,地球橢球面和平面間正形投影的一種。

基本介紹

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投影性質

高斯-克呂格(Gauss-Kruger)投影簡稱“高斯投影”,又名"等角橫切橢圓柱投影”,地球橢球面和平面間正形投影的一種。德國數學家、物理學家、天文學家高斯(Carl FriedrichGauss,1777一 1855)於十九世紀二十年代擬定,後經德國大地測量學家克呂格(Johannes Kruger,1857~1928)於 1912年對投影公式加以補充,故名。該投影按照投影帶中央子午線投影為直線且長度不變和赤道投影為直線的條件,確定函式的形式,從而得到高斯一克呂格投影公式。投影后,除中央子午線和赤道為直線外, 其他子午線均為對稱於中央子午線的曲線。構想用一個橢圓柱橫切於橢球面上投影帶的中央子午線,按上述投影條件,將中央子午線兩側一定經差範圍內的橢球面正形投影於橢圓柱面。將橢圓柱面沿過南北極的母線剪開展平,即為高斯投影平面。取中央子午線與赤道交點的投影為原點,中央子午線的投影為縱坐標x軸,赤道的投影為橫坐標y軸,構成高斯克呂格平面直角坐標系
高斯-克呂格投影在長度和面積上變形很小,中央經線無變形,自中央經線向投影帶邊緣,變形逐漸增加,變形最大之處在投影帶內赤道的兩端。由於其投影精度高,變形小,而且計算簡便(各投影帶坐標一致,只要算出一個帶的數據,其他各帶都能套用),因此在大比例尺地形圖中套用,可以滿足軍事上各種需要,能在圖上進行精確的量測計算。

投影分帶

按一定經差將地球橢球面劃分成若干投影帶,這是高斯投影中限制長度變形的最有效方法。分帶時既要控制長度變形使其不大於測圖誤差,又要使帶數不致過多以減少換帶計算工作,據此原則將地球橢球面沿子午線劃分成經差相等的瓜瓣形地帶,以便分帶投影。通常按經差6度或3度分為六度帶或三度帶。六度帶自0度子午線起每隔經差6度自西向東分帶,帶號依次編為第 1、2…60帶。三度帶是在六度帶的基礎上分成的,它的中央子午線與六度帶的中央子午線和分帶子午線重合,即自 1.5度子午線起每隔經差3度自西向東分帶,帶號依次編為三度帶第 1、2…120帶。我國的經度範圍西起 73°東至135°,可分成六度帶十一個,各帶中央經線依次為75°、81°、87°、……、117°、123°、129°、135°,或三度帶二十二個。六度帶可用於中小比例尺(如 1:250000)測圖,三度帶可用於大比例尺(如 1:10000)測圖,城建坐標多採用三度帶的高斯投影。

投影坐標

高斯- 克呂格投影是按分帶方法各自進行投影,故各帶坐標成獨立系統。以中央經線投影為縱軸(x), 赤道投影橫軸(y),兩軸交點即為各帶的坐標原點。縱坐標赤道為零起算,赤道以北為正,以南為負。我國位於北半球,縱坐標均為正值。橫坐標如以中央經線為零起算,中央經線以東為正,以西為負,橫坐標出現負值,使用不便,故規定將坐標縱軸西移500公里當作起始軸,凡是帶內的橫坐標值均加 500公里。由於高斯-克呂格投影每一個投影帶的坐標都是對本帶坐標原點的相對值,所以各帶的坐標完全相同,為了區別某一坐標系統屬於哪一帶,在橫軸坐標前加上帶號,如(4231898m,21655933m),其中21即為帶號。

克呂格投影

某些國外的軟體如ARC/INFO或國外儀器的配套軟體如多波束的數據處理軟體等,往往不支持高斯-克呂格投影,但支持UTM投影,因此常有把UTM投影坐標當作高斯-克呂格投影坐標提交的現象。
UTM投影全稱為“通用橫軸墨卡托投影”,是等角橫軸割圓柱投影(高斯-克呂格為等角橫軸切圓柱投影),圓柱割地球於南緯80度、北緯84度兩條等高圈,該投影將地球劃分為60個投影帶,每帶經差為6度,已被許多國家作為地形圖的數學基礎。UTM投影與高斯投影的主要區別在南北格網線的比例係數上,高斯-克呂格投影的中央經線投影后保持長度不變,即比例係數為1,而UTM投影的比例係數為0.9996。UTM投影沿每一條南北格網線比例係數為常數,在東西方向則為變數,中心格網線的比例係數為0.9996,在南北縱行最寬部分的邊緣上距離中心點大約 363公里,比例係數為 1.00158。
高斯-克呂格投影與UTM投影可近似採用 Xutm=0.9996 * X高斯,Yutm=0.9996 * Y高斯進行坐標轉換

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