Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Демин В.М. Авиационная картография лекции

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
29.10.2023
Размер:
6.86 Mб
Скачать

 

 

- 160 -

 

В стереографической проекции падиус экватора равен

что

очевидно из рис. 8 Л (си .

прямоугольный треугольник PgP^L, ,

в ко­

тором катеты равны, так

как лежат против равных углов), а наимень-

иий маситаб имеет место

в

полюсе, т .е . сС = I . Действительно, част­

ный маситаб на параллели сечения равен единице. При геометрическом проектировании лучами, исходящими из одной точки, в полюсе проекции частный маситаб по параллели будет минимальным и меньшим единицы, а по мере уменьшения широты масштаб будет увеличиваться. Таким об­

разом, уравнения (8 .7 ) являются частным случаем

общих уравнений

( 5 .8 ) , когда

к = d и а0 = I . На основании

сказанного приходим

к выводу о

р а в н о у г о л ь н о с т и

стереографической про­

екции.

 

 

 

Известно,

что частные масштабы по главным направлениям равно­

угольных проекций определяются выражением (5 .4 ):

_ _ п . А *

R cos if>

Подставив значение

из (8 .6 ) и о£= I , получим:

Преобразуем знаменатель дроби:

 

co sf = Sin(90-

Sin2(45°- y

) = 2 sin(45

2)01(45-

 

Представим

тангенс

числителя как отношение синуса к косинусу уг­

ла

и заменим

+SIH f t J через COS^S -

— ) • Тогда

выражение

( #

) примет вид:

 

2 '

 

 

 

- 161

-

 

 

 

 

 

 

 

cos2^45°----

 

 

 

 

 

 

 

cot*U s9-

- Л

 

 

 

(8.8)

 

 

/

 

 

 

 

 

 

l

2

 

 

 

 

Итак, стереографическая проекция равноугольна.

Наименьший мас­

штаб имеет место

в центральной точке карты при I f

= 90°,

так

как в

этом случае знаменатель равен единице. С уменьшением ф

 

уменьшает­

ся знаменатель и возрастают частные масштабы. При

If

 

, т .е .

при нахождении точки на параллели сечения,

т =

п =

I .

Искаже­

ния

отсутствуют.

При дальнейшем уменьшении широты ТП =

71 т*

I .

При

if = -90°

 

 

 

 

 

 

 

Значит, точка проектирования не может быть изображена на карте, по­ скольку она уходит в бесконечность.

Увеличение частных масштабов с уменьшением широты говорит о том, что при удалении от центральной точки карты расстояния между парал­ лелями, проведенными через одинаковое количество градусов, будут возрастать. Радиус бесконечно малого кружка, взятого на глобусе, бу­ дет увеличиваться.

Значения частных масштабов и искажения площадей в проекции на картинную плоскость, секущую глобус по параллели 70°, представле­

ны в табл. 8 .2 :

8. 2

Т а б л и ц а

(р°

90

80

70

60

50

а и

0,970

0,977

I 1,039 1,098

P -m n

0,941

0,955

I 1,080 1,206

- 162 -

Из этой таблица видно, что искажения длин при данной широте па­ раллели сечения глобуса плоскостью составляют на полюсе 3%, а на параллели 60° - несколько менее 4% от действительного расстояния между точками. Если измерять расстояние по карте в главном ее мас­ штабе, то в указанных широтах максимальная ошибка измерения с с вит 3-4 км на 100 км длины. В ряде случаев с такими погрешностями приходится считаться.

Для уменьшений ошибок измерений на рамки и на один из меридиа­ нов карт стереографической проекции наносятся шкалы линейных мас­ штабов, учитывающих изменение частных масштабов с широтой. При пользовании такой шкалой необходимо измеряемый отрезок поделить примерно пополам. Точку деления С (рис.8.5) параллельно парал­ лелям вынести на одну из шкал, уложить отрезок на шкале и опреде­ лить его длину как разность отсчетов А1 и В1. При таком приеме длина отрезка измеряется приблизительно в масштабе на параллели средней точки отрезка, что, естественно, не исключает ошибки за счет изменения масштаба с широтой, а только уменьшает ее.

Рис 8.5

В полярной стереографической проекции в настоящее время издано большое количество карт на полярные районы Земли в масштабах

1:2 000 000, 1:3 000 ООО, 1:4 000 000 и др.

- 163 -

§ 34, ИЗОБРАЖЕНИЕ И ПРОКЛАДКА ЛИНИЙ ПОЛОЖЕНИЯ И ЛИНИЙ ПУТИ НА КАРТАХ ПОЛЯРНОЙ СТЕРЕОГРАФИЧЕСКОЙ ПРОЕКЦИИ

Л и н и я р а в н ы х р а с с т о я н и й . Ценное свой­ ство, присущее исключительно стереографической проекции, состоит в том, что всякая окружность, лежащая на поверхности сферы, изобража­ ется на плоскости проекции также окружностью.

Существует много разных доказательств этого свойства стереогра­

фической проекции, но,

после того как установлена ее равноуголь-

ность, проще всего оно

доказывается геометрически.

Возьмем на поверхности сферы окружность малого круга ABU с

центром в точке

Е (рис.8 .б)

и докажем, что ее проекция А В М

на плоскости й

является также

окружностью.

Рис.8.6.

Представим себе

конус,

касающийся сферы по данному малому кругу

и спроектируем

его

вершину

С

на плоскость в точку

С1. Через про­

извольную точку

М окружности

проведем касательную МТ.

Очевидно она

- 164 -

будет перпендикулярна к образующей конуса СМ, проведенной через точку касання. Проекциями взаимно перпендикулярных касательных на

плоскость явятся прямые м 'т 1 и с

'м '. В виду равноугольности про­

екции угол между ними на плоскости

будет также равен 90°.

Нами была взята на окружности малого круга произвольная точка М.

Аналогичная картина имела бы место для любой

другой точки этой

ок­

ружности. Значит, кривая

а'

б ' м' пересекает

все лучи, выходящие

из

точки С*

под прямыми, углами. А

таким свойством обладает

толь­

ко

окружность с

центром

С-

. Таким

образом,

любая окружность

сфе­

ры изображается

на плоскости

стереографической проекции также

окруж­

ностью.

Обратим внимание на то, что точка С( - центр окружности на плоскости - не совпадает с изображением центра Е сферической окружности. Сдвиг С1 относительно Е* происходит в направлении меридиана, на который проектируется центр сферической окружности.

Приведен без вывода формулу для расчета

величины сдвига Е С =А^р

центра окружности на проекции:

 

A4>‘ j

 

В(<+Мп

 

где: R

-

радиус сферы;

 

1

-

длина сферического радиуса АЕ

(ри с.8 .6 );

 

-

дополнение до 90° широты точки

Е .

- 165

-

 

Значения А Ф могут определяться

по графику,

показанному на

рис.8 .7 , входными данными в которой служат широта

центра окруж­

ности на сфере и сферический радиус't

этой окружности. Очевидно,

что сдвиг может достигать весьма больших значений и учет его обя­ зателен .

О р т о д р о м и я . Ортодромия является дугой больного круга. Ее можно рассматривать как частный случай линии равных расстояний, сферический радиус которой равен 90°. Поэтому на стереографической проекции ортодромия изображается также окружностью, обрацениой во­ гнутостью к полюсу. Если большой круг проходит через полюс проекции, то он изображается прямой линией, примером чего служат географичес­ кие меридианы.

При прокладке на картах ортодромических направлений мх часто заме­ няют прямыми линиями.

Величина д £ наибольшего уклонения от прямой карты определяется выражением:

 

 

Д * = 100000

В sin

a cos (f

,

(ело)

где: о

-

длина

заданной

ортодромии

(ортодромического

CL

-

участка), заменяемой прямой, км.

 

 

 

путевой угол в начальной точке

ортодромии;

 

 

Ц)

-

широта начальной точки ортодромии.

 

 

 

А

 

 

 

 

У7

,

то

длина ор­

Если задаться допустимой величиной уклонения Д {

тодромии,

заменяемой

прямой, определится выражением:

 

 

 

 

 

 

iff

Д

 

 

 

( 8 .I I )

 

 

S = m \

 

 

 

 

 

 

 

siпа cos(f

 

 

 

 

Из анализа этой формулы следует, что при заданном Дс длина В тем больше, чем блике исходная точка к полюсу, а путевой угол к О или 180°.

-1 6 6 -

Ниже приводится табл. 8.3 допустимых длин ортодромии (в кило­ метрах), заменяемых прямыми иа картах полярной стереографической

проекции.

 

 

 

 

Т а б л и ц а

8. 3

 

 

 

 

 

и

%

 

БОКОВ!ie

уклонения А <

КМ_________________

2

4

6

1

■ 10

12

 

 

60°

895

1265

1550

1790

2000

2190

30°

70

1080

1530

1870

2160

2420

2650

 

80

1520

2148

2630

3200

3390

3720

 

60°

632

895

1095

1265

1415

1550

90°

70

765

1080

1322

1530

1705

1870

 

80

1070

1520

I860

2150

2400

2630

Величина допустимого уклонения ортодромии от прямой определяется характером задания и навигационной обстановкой полета. Если даже взять а £= 5 - 10 км при путевых углах, близких к 90°, прямолиней­ ные участки маршрута могут о ставлять I00C-2000 км. С уменьшением начального путевого угла длины прямолинейных участков возрастают.

Замена ортодромии прямой весьма важна при определении места са­ молета по пеленгам, измеряемым наземными радиопеленгаторами. В этом случае в откладываемый на карте радиопеленг следует ввести угол U (рис.8 .8 ). Найдем выражение для его расчета.

Из плоокого треугольника А Р^В имеем:

п - и+п{ - и + а к - т °

откуда

пI

* / 7,

л Х

U

2

-90

 

2

- 167 -

£

/

Рио. 8.а

Для небольших расстояний можно принять

П +Пу

п +ni

Л Л

Ч>А+?б

90°-

2

Sin

2

~2~

2

Поэтому

 

 

 

г/ м

2

где

4 Л . /я АК / ‘ \

Тм ' Ь т~ \ * ~ * п ЧЧ>

%+ %

2

..ля правильного учета знака поправки следует орать разность дол­ гот пеленгатора и самолета, т .е .

д л = л п - л с .

- 168 -

Тогда окончательно

Л о к с о д р о м и я . Полярная стереографическая проекция является частным случаем нормальной равноугольной конической проекции, когда постоянная еС - I , а

Уравнение локсодромии на проекции имеет вид:

(8.13)

Сдедовательно, локсодромия в стереографической проекции изобра­ жается логарифмической спиралью, которая бесконечное количество раз оборачивается вокруг полюса, асимптотически приближаясь к нему.

Порядок прокладки локсодромии такой хе, как и на картах равно­ угольной конической проекции.

Л и н и я р а в н ы х а з и м у т о в . В рассматриваемой проекции линии равных азимутов изображаются сложными кривыми, точное построение которых возможно только по точкам. В том случае, когда ортодрои-: : может быть принята за прямую, линия равных азимутов бу­ дет являться окружностью, проходядей через радиостанцию и геогра­ фический полюс подобно тому, как это имело место в равноугольной конической проекции.

При замене линии равных азимутов прямой, откладываемой от мери­

диана радиостанции,

в

истинный пеленг самолета вводится поправка

за угод

схождения меридианов

равная разности долгот радио-

станции

и самолета,

а

именно:

 

(8.14)

- 169 -

Л и в и и

р а в н ы х

р а з н о с т е й

р а с

с т

о я

­

н и й .

Эти линии могут

строиться только по точкам,

так

как

они

изображаются весьма сложными кривыми.

 

 

 

 

§35. ЦЕНТРАЛЬНЫЕ ПРОЕКЦИИ. ПРИМЕНЕНИЕ КАРТ

ИКАРТОГРАФИЧЕСКИХ СЕТОК ЦЕНТРАЛЬНЫХ ПРОЕКЦИЙ

Если точка зрения лежит в центре сферы, то перспективная проек­ ция называется ц е н т р а л ь н о й или г н о м о н и ч е с - к о й. Для получения полярной проекции необходимо, чтобы картин­ ная плоскость была перпендикулярна к мол врацевив Земли. Рассмотрим центральную полярную проекцию (рис.8 .9 ).

о

Рис 89.

Точка

М

глобуса с широтой f

спроектируется на плоскость в

точку М1

на удалении

от полюса проекции. Очевидно, на таком

же расстоянии

от 1^.

будут изображаться все остальные точки данной

параллели. Следовательно, параллели изображаются концентрическими окружностями, а меридианы - прямыми, выходяцими из полюса, так как их плоскости проходят через точку зрения. Угод между ними равен раз­ ности долгот. Уравнения проекции выражаются соотношениями:

p - R e t f f , '

(8.15)

г = л

1