高斯投影的基本概念

一、基础知识（高斯投影与高斯平面直角坐标系）1投影与变形

地图投影：就是将椭球面各元素（包括坐标、方向和长度）按一定的数学法则投影到平面上。研究这个问题的专门学科叫地图投影学。可用下面两个方程式（坐标投影公式）表示：式中L,B是椭球面上某点的大地坐标，而x,y是该点投影后的平面直角坐标。等角投影——投影前后的角度相等，但长度和面积有变形；等距投影——投影前后的长度相等，但角度和面积有变形;等积投影——投影前后的面积相等，但角度和长度有变形。地图投影的方式投影变形：椭球面是一个凸起的、不可展平的曲面。将这个曲面上的元素（距离、角度、图形）投影到平面上，就会和原来的距离、角度、图形呈现差异，这一差异称为投影变形。投影变形的形式：角度变形、长度变形和面积变形。2控制测量对地图投影的要求应当采用等角投影（又称为正形投影）在测制地图时，采用等角投影可以保证在有限的范围内使得地图上图形同椭球上原形保持相似。在采用的正形投影中，要求长度和面积变形不大，并能够应用简单公式计算由于这些变形而带来的改正数。能按分带投影3高斯投影的基本概念（1）基本概念：如下图所示，假想有一个椭圆柱面横套在地球椭球体外面，并与某一条子午线（此子午线称为中央子午线或轴子午线）相切，椭圆柱的中心轴通过椭球体中心，然后用一定投影方法，将中央子午线两侧各一定经差范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将此柱面展开即成为投影面，此投影为高斯投影（又称横轴椭圆柱等角投影），高斯投影是正形投影的一种。（2）分带投影高斯投影带：自子午线起每隔经差自西向东分带，依次编号1,2,3,…。我国带中央子午线的经度，由起每隔而至,共计11带（13～23带），带号用表示，中央子午线的经度用表示，它们的关系是,如下图所示。高斯投影带：它的中央子午线一部分同带中央子午线重合，一部分同带的分界子午线重合，如用表示带的带号，表示带中央子午线经度，它们的关系下图所示。我国带共计22带（24～45带）。在投影面上，中央子午线和赤道的投影都是直线，以中央子午线和赤道的交点作为坐标原点，以中央子午线的投影为纵坐标轴，以赤道的投影为横坐标轴。（3）高斯平面直角坐标系在我国坐标都是正的，坐标的最大值（在赤道上）约为330km。为了避免出现负的横坐标，可在横坐标上加上500000m。此外还应在坐标前面再冠以带号。这种坐标称为国家统一坐标。例如，有一点=19123456.789m，该点位于带内，其相对于中央子午线而言的横坐标则是：首先去掉带号，再减去500000m,最后得=-376543.211m。（3）高斯平面直角坐标系（4）高斯平面投影的特点：（5）椭球面上控制网投影到高斯平面上将椭球面上控制网投影到高斯面上的主要内容是：将起始点的大地坐标归算为高斯平面直角坐标；为了检核还应进行反算，亦即高斯正、反算。通过计算起算点的子午线收敛角及起算边方向改正，将椭球面上起算边大地方位角归算到高斯平面上得相应边的坐标方位角。通过计算各方向的曲率改正或方向改正，将椭球面上各三角形内角（或导线转角）归算到高斯平面上成为由相应直线组成的三角形内