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

- 180 -

Для определения положения некоторой т о ч е н

К с координатами

 

if , Л

вместо полярных координат JD

, V" примем прямоуголь­

ные координаты X , и , в которых:

0

 

 

X

- расстояние тстаки от экватора на

карте, равное

 

 

х = к -j> = к - к U

"С=

к ( i - U и) )

(<0

U - расстояние от начального меридиана до меридиана данной

Оточки, измеренное вдоль экватора карты, равное

 

р = к

к оС Л .

(в)

Чтобы получить цилиндрическую проекцию, нужно в уравнениях (а )

ввить

к = оо , сохранив в пределе конечным маснтаб Л1 ШП и

произведение

 

 

 

к ьС = С,

 

(г)

представляющее собой постоянную проекции, не равную нулю.

Найдем предел U в функции координаты X .

Из выражения (б)

имеем:

 

 

 

н - т Т -

Из математики известно, что

f i z ( i + 7 r ) ~ е >

- 181 -

Следовательно, при к=°о выражение в фигурных скобках равно основанию натуральных логарифмов и уравнение (д) принимает вид:

 

X

 

х_

[/ =

е каС

=

е с

У

откуда

 

 

 

 

х = С -€п V ,

(9 .1 )

координата

 

 

 

 

 

и = С Л .

(9 .2 )

Найдем значение постоянной

С,

воспользовавшись выражением част­

ного масштаба по параллели

 

 

 

Р

аС

 

к оС

 

7

 

7

U *

Все параллели на карте одинаковы по размерам и равны длинам па­ раллелей сечения глобуса цилиндром. При этом экватор и параллели, расположенные между параллелями сечения, сжимаются, а внешние па­ раллели растягиваются до размеров указанных параллелей сечения. При проектировании на касательный цилиндр все параллели растягиваются

до

размеров экватора. Таким образом

наименьший масштаб

имеет место

на

экваторе. Значит оС = О, U

= 1 , & к оС = С.

Поэтому

Пс _ 7

Но масштаб по параллели равен отношению бесконечно малого ее отрезка на карте ^ d А к соответствующему отрезку на глобусе 7е/л, т .е .

d л

П =

7 d Л

где 7 - радиус параллели сечения.

- 182 -

Из сравнения двух последних выражений вытекает, что постоянная цилиндрической проекции равна радиусу параллели сечения:

 

С = Ъ{ = R.COS If{

,

(9.3)

В выражении (9 .3)

-

широта параллели

сечения.

 

Частные масштабы по главным направлениям

 

 

 

 

'г.

cos р

 

 

т = п = ----- =

-----------

(9.4)

 

 

cos р

 

В случае, когда поверхность глобуса переносится

на боковую по­

верхность касательного цилиндра,

 

 

 

т-

п -

-Щ у =

sec

(9 . 5)

Выражения (9 .1) и (9 .2 ), представляющие уравнения нормальной равноугольной цилиндрической проекции, после подстановки значения ее постоянной из (9 .3) принимают вид:

=R cos

[45°+

,

 

 

(9.6)

=R cos у?

Л .

 

/

 

 

Нормальная равноугольная проекция на касательный цилиндр ( COSip = I , так как ipi = 0) определяется уравнениями:

х =R-Pn tjj (45 °+

t

 

(9 .7)

U = R A .

 

 

-

183 -

Выражение X = Р £ п

(45°+

уже встречалось в теории

локсодромии (см. формулу 4.21) и названо меридиональной частью.

D = 7915, 705 ^

i j

(45°+

) .

(9 .8 )

Следовательно, меридиональная часть

D

представляет

собой рас­

стояние от экватора до параллели в нормальной равноугольной проек­ ции на касательный цилиндр.

Из уравнений (9.6) и (9 .4) видно, что меридианы глобуса, прове­ денные через одинаковое количество градусов, на проекции будут рав­ ноотстоящими параллельными прямыми. Расстояния между параллелями возрастают по мере удаления от экватора, так как с увеличением инроты увеличивается частный масштаб по меридиану. Полюс сферической системы координат должен располагаться в бесконечности, поэтому он не может быть изображен на карте. Вид нормальной сетки проекции по­ казан на рис.9 .1 .

JC

|-----------

--------______Во*е**м

 

 

 

c*ve*t/p

k

_________________ Паралллл*

4W

4т*тн**9

"роенные на

 

/ураемц

л#

 

ц*/т*/ярр

Рио 4 J .

- 184 -

Поскольку проекция равноугольна, бесконечно малый кружок, взятый

на

глобусе, изображ ается на

карте также кружком, радиус

которого

будет во зр астать

с удалением

от экватора.

 

 

В общем

случае

проекция

неравнопромежуточна, так как

ни один

из

частных

масштабов не равен единице, и неравновелика,

поскольку

 

 

cos2ip{

 

 

 

Р = т п

 

(9 .9 )

 

 

cos2

 

 

Ниже приводится

таб л .

9 .1 значений частных масштабов

и иска­

жений площадей на картах рассматриваемой проекции на касательный

цилиндр ( ^ = 0) и

цилиндр,

секущий глобус по параллелям (

=

ilO 0).

 

 

Т а б л и ц а

9. 1

/ л °

= 0

 

4 > i-= ± i0 °

Ч'

т — гг

р

т — /г

р

 

0

I

I

0,985

0,970

5

1,004

1,008

0,989

0,978

10

1,015

1,030

I

I

15

1,035

1,071

1,019

1,038

20

1,064

1,132

1,048

f ,098

40

1,305

1,703

1,282

1,646

60

2,000

4 ,000

1,970

3,881

80

5,759

33,166

5,661

32,047

Из анализа таблицы следует, что наименьший масштаб всегда имеет

место на экваторе. При проекции на касательный цилиндр в узкой по­ лосе вдоль экватора искажения длин малы. Так, на широте 5° они со­

ставляют 0,4% расстояния на глобусе, а при ip - 10°

-

равны

1,5%.

С дальнейшим увеличением широты измерение

расстояний в

главном

 

масштабе карты в ряде

случаев становится

нецелесообразным

и з - з а

боль­

ших ошибок. Возникает

необходимость учета

переменного

масштаба.

 

- 185 -

Обращает на себя внимание тот факт, что в случае проекции на се­ кущий цилиндр имеет место более равномерное распределение искаже­

ний в пределах изображенного участка

земной поверхности.

При

= 10° за счет создания искажений

длин на экваторе 1,5% искаже­

ния на параллели 15° уменьшились с 3,5% (имевших место в случае

касательного цилиндра) до 1,9$, т .е .

в большем диапазоне

широт мож­

но производить измерение расстояний в главном масштабе карты. В связи с этим большинство карт в равноугольной цилиндрической про­ екции составляется на секущий цилиндр.

§ 38. ИЗОБРАЖЕНИЕ ЛИНИЙ ПУТИ И ЛИНИЙ ПОЛОЖЕНИЯ НА КАРТАХ В НОРМАЛЬНОЙ РАВНОУГОЛЬНОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПРОЕКЦИИ

Л о к с о д р о м и я . По определению локсодромия пересекает все меридианы под одним и тем же путевым углом. Поскольку меридианы

на. карте

р а в н о у г о л ь н о й

проекции изображаются парал­

лельными прямыми,

линия,

пересекающая их под одним и тем же углом,

должна быть также

прямой.

Благодаря свойству изображать л о к ­

с о д р о м и ю

п р я м о й

л и н и е й

рассматриваемую

проекцию называют

л о к с о д р о м и ч н о й .

 

Для прокладки

локсодромии

на карте

достаточно соединить прямой

ееконечные точки. Это очевидное удобство прокладки данной линии пути обусловило ее применение для кораблевождения. При необходи­ мости прокладки локсодромии на картах другой проекции координаты

еепромежуточных точек могут сниматься с карты равноугольной цилин­ дрической проекции.

Ор т о д р о м и я . Ортодромия на картах данной проекции представляет собой сложную трансцендентную кривую, описываемую ура­

внением:

х

-X

 

е

е

(9.10)

2

где 6 - основание натуральных логарифмов; б - направление ортодромии на экваторе;

ордината пересечения ортодромией экватора.

К

Вид кривой показан на рис.9.2. Своей выпуклостью ортодромия всегда обращена к полюсу. Являясь кратчайшим расстоянием между дву­ мя точками, она располагается в области более крупных масштабов по сравнению с локсодромией. Так же,как и на глобусе, ортодромия про­ ходит полярнее локсодромии.

Дое.

О р т о д р о м и ч е с к и й м а р ш р у т на карте стро­ ится по точкам. При необходимости использовать данные радиопеленга­

торов для определения места

ортодромический пеленг самолета П мож­

но

заменять пряной карты (локсодромическим пеленгом) с учетом по—

(/ правки "U " (р и с .9 .3 ).

Последняя находится

следующим образом. Ду­

га

ортодромии ПС

на небольших расстояниях

близка к дуге1окружнос­

ти.

Поэтому угол в

точке

С

между ортодромией и локсодромией так-

Поскольку угол U мал, можно принять

- 187 -

Значение последней величины нами определилось в шестой главе формулой (6 .7 ):

П + /7,

 

 

 

2

-------

S i n --------------

 

2

 

2

 

Для получения требуемого

знака поправки

следует

брать Л Л

как

разность долгот самолета и радиопеленгатора: Тогда

окончательно

V =

 

%

 

S in -------------

C 9.II)

 

 

2

 

 

Для контроля правильности определения знака поправки необходимо помнить, что после ее учета пеленг должен изменяться так, чтобы на­ правление стало блике к экватору.

Для полетов в конкретном районе значения поправок могут забла­ говременно рассчитываться по формуле (9 .II) и сводиться в таблицы. Это освободит штурмана от необходимости выполнения дополнительных расчетов.

Л и н и я

р а в н ы х

а з и м у т о в .

В обцем случае ли­

ния равных азимутов представляет

собой сложную кривую, точное по­

строение которой возможно только

по точкам. Своей выпуклостью она

всегда обращена к экватору.

 

 

 

 

 

-

188

-

На небольших расстояниях

линия равных азимутов располагается

симметрично

ортодромии так,

что угол между ее направлением в точке

радиостанции

и локсодромией равен

U

(ри с.9 .4).

Рис94-

Для замены данной линии положения прямой карты (локсодромией) в истинный пеленг самолета, откладываемый от радиостанции, следует ввести поправку ц , рассчитываемую по формуле:

U =

(9.12)

где - географические координаты радиостанции.

Поправка будет положительной при расположении радиостанции вос­ точнее самолета и отрицательной, когда радиостанция находится за­ паднее самолета.

Л и н и я р а в н ы х р а с с т о я н и й . На картах рав­ ноугольной цилиндрической проекции линии равных расстояний изобра­

жаются весьма

сложными кривыми, получившими

название

ц и к л и ­

ч е с к и х

к р и в ы х .

Их построение

может быть выполнено

только по данным расчета координат промежуточных точек.

На рис.9.5 показаны линии равных высот Солнца, являющиеся, как известно, линиями равных расстояний. Форма этих линий зависит от координат центра сферических окружностей на глобусе и сферическо­ го радиуса. Их характерной особенностью является симметричность ветвей относительно меридиана, на котором располагается сферичес­ кий центр окружностей. Использование этого свойства сокращает объем

вычислений при определении координат промежуточных точек линии по­ ложения.

 

 

- 189

-

 

Л и н и я

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 .

Данная линия положения также

имеет

весьма сложный вид и строится по

точкам. Только непосредственно вблизи радиостанций гиперболы близки

кплоским. С удалением от базы их форма усложняется.

§39. КАРТЫ В НОРМАЛЬНОЙ РАВНОУГОЛЬНОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ

ПРОЕКЦИИ И РАБОТА НА НИХ

В данной проекции составлено большое количество карт м аепабов от 1:65 000 000 и крупнее, используемых главным образом для кораблевож­ дения. В авиации в основном используются карты мелких маситабов ж качестве справочных, а также в качестве специальных карт с нанесен­ ными изолиниями положения дня определения координат места. Примером может служить карта масштаба 1:30 000 000 с нанесенными изолиниями равных высот Солнца, часть которой представлена на р и с.9 .5 .

Цилиндрические проекции удобны для проектирования широкого поя­ са Земли с экватором посредине. Это позволяет использовать их для изображения проекции трассы космического аппарата на земную поверх­ ность. В зависимости от назначения такой карты масштаб ее может быть различным - от 1:40 000 000 и крупнее.

Карты масштабов крупнее 1:50 000, составленные в цилиндрических проекциях, могут использоваться как планы при подготовке к действи­ ям по морским объектам (бухты, гавани, рейды, порты, якорные сто­ янки и т.п .-).

Работа на картах связана с намерениями расстояний. Значительные изменения частных маситабов при удалениях от параллелей сечения в большинстве случаев не позволяют производить измерения в одном по­ стоянном (главном) масштабе с помощью обычной линейки. Для решения этой задачи применяются искусственные иряемн.

Первый прием.

Точки А

и

В (крайние

точки измеряемого участка)

соединяют прямой и в

точке

С

делят ее примерно пополам (рис.9 .б ).

Среднюю точку С

по

параллели

выносит на

боковую рангу карты в

точку

Cj

и от нее

по рамке откладывают S j

вина

и S 2 вверх, по­

лучая точки

Aj

н

Bj

Искомое расстояние

S в

минутах д у я

большого круга (в

морспи. милях) берут равным р азн о ся отсчетов

ш рот

точен

Bj

и

Aj,

т .е .