- •Загальні положення
- •е'2 = 0,0067385254 – квадрат другого ексцентриситету еліпсоїда.
- •Обчислення довжини дуги меридіана.
- •де: М – радіус кривини меридіана;
- •В – геодезична широта.
- •де A, B, C – сталі для вибраного еліпсоїда.
- •Похибка обчислення дуги меридіана за формулою (2) не перевищує 1 см при довжині дуги до 1000 км. Застосувавши до виразу (1) формулу Сімпсона із розділенням інтервалу інтегрування на дві частини отримаємо наступну формулу для обчислення Sm
- •Похибка цієї формули не перевищує 2 см при довжині дуги до 1000 км.
- •Приклад обчислення довжини дуги меридіана.
- •Приклад обчислення довжини дуги паралелі.
- •Приклад обчислення довжин сторін і площі трапеції знімання.
- •Загальні відомості
- •А. Розв’язування малого сфероїдного трикутника за відомими кутами і стороною
- •Приклад розв’язування
- •Б. Розв’язування великого сфероїдного трикутника за відомими кутами і стороною
- •де Aсф, Bсф, Cсф – сферичні кути трикутника; δА, δВ, δС – поправки за сфероїдність. Згідно (3)
- •B. Порядок розв’язування великого сфероїдного трикутника за відомими сторонами
- •Приклад розв’язування великого сфероїдного трикутника
- •за відомими сторонами
- •Довжини
- •Таблиця 3
- •Таблиця 4
- •Таблиця 5
- •Поправки
- •в кути
Загальні відомості
Трикутники на поверхні еліпсоїда, утворені геодезичними лініями, називаються сфероїдними або еліпсоїдними трикутниками.
При створенні астрономо-геодезичних мереж наземними класичними методами, наприклад методом тріангуляції, довжини сторін сфероїдних трикутників зазвичай не перевищують 60км, тобто менші 0.01R, де R – радіус Землі. Проте в місцях зв’язку геодезичних мереж різних країн чи континентів, в космічних геодезичних побудовах віддалі між пунктами – сторони сфероїдних трикутників – можуть сягати сотень, а то й тисяч кілометрів.
Під поняттям розв’язування сфероїдного трикутника розуміють обчислення його невідомих елементів за заданим положенням трикутника на еліпсоїді і відомими: а) кутами трикутника і однією стороною; б) сторонами трикутника.
Сфероїдні трикутники не розв’язуються із використанням елементарних функцій. Проте малі сфероїдні трикутники, сторони яких довжиною до 240км, можна розв’язувати з відносною похибкою 10-8, як трикутники на кулі радіуса R, рівного середньому радіусу кривини еліпсоїда, обчисленому за середньою широтою Bm розміщення трикутника. Якщо розв’язувати ці трикутники за формулами сферичної тригонометрії, то сторони необхідно виражати в частинах радіуса, тоді як в геодезії вони виражаються в лінійній мірі. У зв’язку з цим в геодезичній практиці застосовують два особливих методи розв’язування малих сферичних трикутників: а) метод сферичних надлишків, що використовує теорему Лежандра, запропонований А.Лежандром в 1787 році; б) метод аддитаментів, запропонований І.Зольднером в 1820 році.
Спрямування обох методів одне: замінити розв’язування сферичного трикутника розв’язуванням відповідного плоского трикутника. Реалізується цей задум суттєво різними прийомами в кожному методі. Поправки за кривину кулі при розв’язуванні сферичних трикутників як плоских враховують: а) введенням поправок в сферичні кути зі збереженням довжин сторін у способі Лежандра; б) введенням поправок у довжини сторін зі збереженням величин кутів у способі аддитаментів.
Теорема Лежандра для малих сферичних трикутників звучить так: якщо сторони плоского і сферичного трикутників відповідно рівні, то кути А1,В1,С1 плоского трикутника рівні кутам Асф,Всф,Ссф сферичного, зменшеним на одну третину сферичного надлишку ε:
A1 |
|
|
Aсф |
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
B |
|
|
|
. |
(1) |
|
|
сф |
|
|
||||||
1 |
|
|
3 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
C1 |
|
|
Cсф |
|
|
|
|
Це означає, що малий сферичний трикутник можна розв’язувати як плоский, наприклад, за теоремою сінусів:
a |
|
b |
|
c |
. |
(2) |
sin A1 |
sin B1 |
|
||||
|
|
sin C1 |
|
Знайдені у такий спосіб сторони плоского трикутника будуть рівні шуканим сторонам сферичного трикутника (рис.).
|
|
B |
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
a |
c |
|
a |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
A |
b |
C A |
|
b |
C |
Рис.
При довжинах сторін трикутників більших ніж 240км їх потрібно розглядати як сфероїдні і для забезпечення точності 0.001” редукції плоских приведених кутів А1,В1,С1 потрібно обчислювати за формулами, що описують розширену теорему Лежандра:
A1 |
|
A |
|
|
|
|
m2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|||
B1 |
B |
|
|
|
|
|
m |
|
||
3 |
|
2 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
60 Rm |
2 |
|||
C1 |
|
C |
|
|
|
|
|
m |
|
a2 |
|
|
|
K A |
K |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
K B |
K . |
(3) |
|
|
||||||
c |
2 |
|
|
12 K |
|
|
|
|
|
|
|
KC |
K |
|
Розширення теореми Лежандра, якщо порівнювати формули (3) і (1), проявляється власне завдяки появі другого члена в наведених формулах. Він є малою величиною четвертого порядку (тоді як ε - мала величина другого порядку). Треті члени виражають різницю між кутами сфероїдного та сферичного трикутників, що мають відповідно рівні сторони (поправка за сфероїдність).
А. Розв’язування малого сфероїдного трикутника за відомими кутами і стороною
Постановка задачі. Задано (рис.) кути A, B, C сфероїдного трикутника, вихідна сторона b, геодезичні широти BA, BB, BC вершин трикутника і середня широта Bm розміщення трикутника. Необхідно визначити дві інші сторони трикутника.
А.1. Порядок розв’язування малого сфероїдного трикутника за
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
теоремою Лежандра |
|
||||||||||||||||||||
1. |
Знайти суму виміряних кутів кутів трикутника |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пр A B C . |
(4) |
||||||||||||||||||
2. |
Обчислити сферичний надлишок трикутника за формулою |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
c2 sin A sin B |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
(5) |
||
|
|
" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sin C |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
де f |
, |
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
, b і e – параметри еліпсоїда, для еліпсоїда |
||||||||||||||||||||
|
|
2R2 |
|
(1 e |
2 sin 2 B)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Красовського значення цих величин такі: b = 6356863,01877 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
3. |
Визначити нев’язку трикутника |
|
|
|
|
|
|
|
e2 = 6,693421623*10-3. |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
пр т |
A B C (1800 ) . |
(6) |
||||||||||||||||||||||||||||
4. |
Обчислити виправлені кути сферичного трикутника |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
A ' |
A |
|
|
|
|
|
B ' |
B |
|
|
|
|
C ' C |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
3 |
, |
|
|
|
|
|
|
3 , |
|
3 . |
(7) |
|||||||||||||||||
5. |
Знайти плоскі приведені кути |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
A" A' |
|
|
|
, B" B |
' |
|
|
C " C ' |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
. |
(8) |
||||||||||||||||||||
|
|
|
3 |
|
|
|
|
3 |
3 |
|||||||||||||||||||||||
6. |
Обчислити за теоремою синусів довжину невідомих сторін трикутника |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
a |
с sin |
|
A" |
, |
|
b |
c sin B" |
|
(9) |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sin С" |
|
|
|
|
|
|
|
sin C" |
|
|||||||||||
Приклад розв’язування |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вихідні дані |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Назва |
|
|
|
Виміряні |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сферичні кути |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
вершини |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
‘ |
|
“ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
49 |
|
59 |
|
|
51,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
51 |
|
33 |
|
|
02,51 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
78 |
|
27 |
|
|
09,18 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Bm |
|
|
59 |
|
30 |
|
|
00 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Sab |
|
|
|
|
13907,77 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обчислення сферичного надлишку |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Елементи |
Числові значення |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
формул |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
2,52687E-09 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c2 |
|
|
1,93426E+08 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ε |
|
|
0,490 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Розв'язання трикутника за теоремою Лежандра |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Назва |
Виміряні |
-w/3 |
Вирівняні |
- ε/3, |
Вирівняні |
Довжини |
||||||||
сферичні кути |
сферичні кути |
плоскі кути |
||||||||||||
вершини |
0 |
‘ |
“ |
“ |
0 |
‘ |
“ |
“ |
0 |
‘ |
“ |
сторін, м |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
C |
49 |
59 |
51,20 |
-0,80 |
49 |
59 |
50,40 |
-0,16 |
49 |
|
59 |
49,24 |
13907,770 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
51 |
33 |
02,51 |
-0,80 |
51 |
33 |
01,71 |
-0,16 |
51 |
|
33 |
01,55 |
14218,996 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
78 |
27 |
09,18 |
-0,80 |
78 |
27 |
08,38 |
-0,17 |
78 |
|
27 |
08,21 |
17788,517 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
180 |
00 |
02,89 |
-2,40 |
180 |
00 |
00,49 |
-0,49 |
180 |
00 |
00,00 |
|
||
ε |
|
|
00,49 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w |
|
|
2,40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А.2. Порядок розв’язування малого сфероїдного трикутника за способом адитаментів
Адитамент – це поправка у довжину сторони трикутника, що виражається формулою
As |
s3 |
|
6R2 . |
(10) |
Пункти 1, 2, 3, 4 аналогічні, як і у вищенаведеній формулі. 5. Визначити адитамент вихідної сторони
Ac |
c3 |
|
. |
(11) |
|
6R |
2 |
||||
|
|
|
|||
6. Обчислити наближене значення вихідної сторони |
|
||||
c' c Ac . |
(12) |
7.Знайти, за теоремою синусів, наближені значення довжин невідомих сторін трикутника