книги из ГПНТБ / Демин В.М. Авиационная картография лекции
.pdf
|
|
- 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 |