高斯投影正反算及换带
基于AutoCAD的高斯投影换带程序的实现
基于AutoCAD的高斯投影换带程序的实现摘要:本文通过对AutoCAD图形dxf文件数据格式的分析，介绍了在AutoCAD系统中实现图形高斯投影换带及正反算的方法，同时也提供了直接在AutoCAD平台对坐标数据进行批量换带计算的思路。
并利用visual basic语言编程实现了这些功能，可以简化相关测绘工作的流程，有效的提高工作效率，有较强的实用性。
关键词: AutoCAD；Dxf；高斯投影换带；高斯投影正算;高斯投影反算Abstract: this article through to AutoCAD DXF file graphics data in the format of analysis, this paper introduces the realization of the system in AutoCAD graphics gaussian projection for belt and the method of positive and negative calculate, but also provide direct in AutoCAD platform for the coordinate data batch change to bring computing train of thought. And by using visual basic programming language realized the function, which can simplify the process of surveying and mapping work related, effectively improve the work efficiency, strong practicability.Keywords: AutoCAD; Dxf; Gaussian projection for belt; Gaussian projection is calculate; Gaussian projection calculated目前，测绘空间原始数据大多数是在AutoCAD中形成；同时，工程设计人员也是利用AutoCAD数字地形图进行设计；在测量生产项目中，有些测区刚好处于投影带边缘，甚至有些工程横跨两个或两个以上投影带，如交通、水利、电力等较长的线路，为了坐标统一的需要，可以进行坐标换带，将相邻带的坐标换成同一系统的数据。
高斯投影换带计算分解
4、算例
某点P在1954北京坐标系6°带平面直角坐标为:
x1 =3589644.286m，y1 =20679136.438m
求P点在3°第40带的平面坐标 x2 , y2 。
➢ 根据 x1, y1 ,利用高斯反算公计算换算 (B, L) ，得到
3. 根据换带后新的中央子午线经度L0‘ ，计算相应的经差;
4. 由高斯投影正算，求得新的高斯投影坐标 x'，y'。
反算公式 正算公式
3、高斯换带的优点
本质： 把椭球面上的大地坐标作为过渡坐标:
平面坐标
大地坐标
平面坐标
这种方法,理论上最简明严密，精度最高，通用性最强。不 仅适用于6°-6°带，3°-3°带以及6°-3°带互相之间的邻带坐标换 算，且适用于任意带之间的坐标换算。
1） 3°带与6°带的中央子午 线重合
如图所示， 3°第41带与6° 带的第21带的中央子午线重 合，中央子午线经度均为 123°。既然中央子午线一致， 坐标系统也就一致。所以， 图中P1点在6°带第21带的坐 标，也就是该点在3°带第41 的坐标。在这种情况下， 6° 带与3°带不存在坐标换带的 计算问题。
邻带方里网： 如图所示：
规定：在一定范围内将邻带的坐标延伸到本带的图幅中。
三、换带的分类
当测区跨不同的投影带时，测图时测区中所有 控制点应采用同一投影带的坐标，位于不同投 影带的点应进行同一坐标系统（同一个椭球） 不同投影带之间的坐标换算：具体情况有以下 几种： 6°带坐标→相邻6°带坐标； 6°带坐标→3°带坐标； 3°带坐标→相邻3°带坐标； 6°带或3°带坐标→任意带坐标；
高斯投影正反算公式
⾼斯投影正反算公式⾼斯投影坐标正反算⼀、基本思想：⾼斯投影正算公式就是由⼤地坐标（L ，B ）求解⾼斯平⾯坐标（x ，y ），⽽⾼斯投影反算公式则是由⾼斯平⾯坐标（x ，y ）求解⼤地坐标（L ，B ）。
⼆、计算模型：基本椭球参数：椭球长半轴a椭球扁率f椭球短半轴：(1)b a f =-椭球第⼀偏⼼率：e a= 椭球第⼆偏⼼率：e b'=⾼斯投影正算公式：此公式换算的精度为0.001m6425644223422)5861(cos sin 720)495(cos 24cos sin 2l t t B B N l t B simB N l B B N X x ''+-''+''++-''+''?''+=ρηηρρ 5222425532233)5814185(cos 120)1(cos 6cos l t t t B N l t B N l B N y ''-++-''+''+-''+''?''=ηηρηρρ其中：⾓度都为弧度B 为点的纬度，0l L L ''=-，L 为点的经度，0L 为中央⼦午线经度； N 为⼦午圈曲率半径，1222(1sin )N a e B -=-；tan t B =； 222cos e B η'=1803600ρπ''=*其中X 为⼦午线弧长：2402464661616sin cos ()(2)sin sin 33X a B B B a a a a a B a B ??=--++-+02468,,,,a a a a a 为基本常量，按如下公式计算：200468242684468686883535281612815722321637816323216128m a m m m m m m a m m m a m m m m a m a ?=++++=+++=++=+ =??02468,,,,m m m m m 为基本常量，按如下公式计算：22222020426486379(1);;5;;268m a e m e m m e m m e m m e m =-====；⾼斯投影反算公式：此公式换算的精度为0.0001’’.()()()()2222243246532235242225053922461904572012cos 6cos 5282468120cos f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f ff f f f f f ft t B B y t t yM N M N t y t t yM N y y l t N B N B y t t t N B L l L ηηηηη=-+++--++=-+++++++=+其中： 0L 为中央⼦午线经度。
python高斯投影公式
python高斯投影公式
高斯投影是一种将地球椭球面上的经纬度线投影到平面上的方法，常用于地图制作和地理信息系统等领域。
在Python中，可以使用以下公式进行高斯投影：
1. 投影正反解公式：
正解公式：X=F(L)= L (1+sin(L))
反解公式：L=F^{-1}(X)
其中，L为经度，X为投影坐标。
2. 投影变换公式：
纬度变换公式：B=B0-g(L)
经度变换公式：L=L0-e(X)
其中，B为投影坐标，B0为地球椭球面上的纬度，L为投影坐标对应的经度，L0为地球椭球面上的经度，g(L)和e(X)分别为纬度和经度的变换函数。
需要注意的是，高斯投影公式是一种近似解法，其精度受到地球椭球模型、投影范围和投影方式等因素的影响。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的投影公式和参数。
高斯平面直角坐标与大地坐标的相互转换——高斯投影的正算与反算.
昆明冶金高等专科学校测绘学院 （4）计算公式
3 2 2 2 4 ( 5 3 t 9 t ) y f f f f 2M f N f 2 4M f N 3 f tf 2 4 6 (6 1 9 0t f 4 5t f ) y 7 2 0M f N 5 f 1 1 2 2 3 l y (1 2t f f ) y 3 N f co s B f 6 N f co s B f 1 2 5 (5 2 8t 2 t4 2 2 f 24 f 6 f 8 f t f )y 5 1 2 0N f co s B f B Bf tf y2 tf
式中：
2 e 2 cos2 B
t 2 tan2 B l （L L0） X为B对应子午线弧长 N为卯酉圈曲率半径 20626 5
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2
高斯投影坐标反算公式
（1）高斯投影反算：
已知某点 x, y ，求该点 L, B ，即 x, y ( L, B) 的坐标变换。 （2）投影变换必须满足的条件
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二、高斯投影坐标正反算得实用公式及算例
1 高斯投影坐标正算公式 （1）高斯投影正算： 已知某点的 L, B ，求该点的 x, y ，即 （2）投影变换必须满足的条件： 中央子午线投影后为直线； 中央子午线投影后长度不变； 投影具有正形性质，即正形投影条件。 （3）投影过程 在椭球面上有对称于中央子午线的两点 P1 和 P2 ,它们的大地坐标 分别为 ( L1 , B1 )或（l1 , B1）及 （L2 , B2）或(l2 , B2 ) 式中 l 为椭球面上点的经 度与中央子午线 ( L0 ) 的经度差：l L L0 ,点在中央子午线之东, l 为正，在西则为负，则投影后的平面坐标一定为P1 ( x1 , y1 ) 和 P2 ( x 2 , y 2 ) 。
高斯投影正反算
高斯投影正、反算及换带程序执行条件※数组投影选择T、换算点个数“Z=0 F≠0”、=0正算0、≠0反算※坐标系选择“54 ≠54”、=54换算为1954年北京坐标系输入54、≠54换算为1988年西安坐标系M、中央子午线经度（°′″）输入※大地坐标I、序列号B、L：大地纬度和经度（地理坐标）（°′″）※高斯平面坐标轴子午线I、序列号X、Y：高斯平面坐标（m） Z、轴子午线（°）输出※大地坐标子午收敛角N、序列号B、L：大地纬度和经度（地理坐标）（°′″） R、子午收敛角（°′″）※高斯平面坐标子午收敛角N、序列号X、Y：高斯平面坐标（m） R、子午收敛角（°′″）注：1、程序执行前必须进行数组定位。
如：Defm 10 T×2=5×2=102、Y坐标值要去掉带号及避免出现负值的500公里；4、本程序运算时，各已知数据、观测变量不会随之变化，可非常方便地进行各数据的核对;5、本程序在进行换带计算时采用的是间接换带计算法。
Prog GSXYDefm 10:TA“Z=0 F≠0”G“54 ≠54”Z:Fixm:I=0:「b」0:I=I+1◢J=2I-1:M=Z[J:L=Z[J+1:A=0=>Prog“3”:B=M:M=L+Z:Prog“3”:L=M:{BL}:M=B:Prog“2”: B=M:M=L:Prog“2”:L=M-Z:≠>X=M:Y=L:{XY}:B=X:L=Y⊿Z[J]=B:Z[J+1]=L:I<T=>Goto 0⊿G=54=>C=6399698.90178271:E=.006738525414684:≠>C=6399596.65198801:E=.006 739501819473⊿I=0:「b」0:I“N”=I+1◢J=2I-1:B=Z[J:L=Z[J+1:A≠0=>X=B:Y=L:Goto 2⊿S=sin B:G=54=>F=111134.8611B-(32 005.7799S+133.9238S∧3+.6973S∧5+.0039S∧7)cos B:≠>F=111133.0047B-(32009.857 S+133.9602S∧3+.6976S∧5+.0039S∧7)cos B⊿U=√Ecos B:V=√(1+U2:N=C÷V:W=tan B: M=cos B(Lπ÷180:X=F+NW(.5M2+1┛24(5-W2+9U2+4U∧4)M∧4+1┛720(61-58W2+W∧4)M∧6◢Y=N(M+1┛6(1-W 2+U 2)M ∧3+1┛120(5-18W 2+W ∧4+14U 2-58U 2W 2)M ∧5◢M=W ┛π(180M+60(1+3U 2+2U ∧4)M ∧3+12(2-W 2)M ∧5:Goto 3:「b 」2:W=E ﹣6X-3:G=54=>F=27.11115372595+9.024********W-.00579740442W 2-4.3532572E ﹣4W ∧3+4.857285E ﹣5W ∧4+2.15727E ﹣6W ∧5-1.9399E ﹣7W ∧6:≠>F=27.11162289465+9.024********W-.00579850656W2-4.3540029E ﹣4W ∧3+4.858357E ﹣5W ∧4+2.15769E ﹣6W ∧5-1.9404E ﹣7W ∧6⊿U=√Ecos F:V=√(1+U 2:Q=YV ÷C:W=tan F:M=F-(1+U 2)W ┛π(90Q 2-7.5(5+3W 2+U 2-9U 2W 2)Q ∧4+.25(61+90W 2+45W ∧4)Q ∧6:Prog “3”:B=M ◢M=Z+1┛(πcos F)(180Q-30(1+2W 2+U 2)Q ∧3+1.5(5+28W 2+24W ∧4)Q ∧5:Prog “3”:L=M ◢M=W ┛π(180Q-60(1+W 2-U 2)Q ∧3+12(2+5W 2+3W ∧4)Q ∧5:「b 」3:Prog “3”:R=M ◢ I<T=>Goto 1⊿“END ”概要说明：我国的经度范围西边自73°起，东边至135°，可分成6°带共11带或3°共22带。
高斯投影及换带计算
（距中央子午线132377.620m，距赤道3102467.280m）
不同点： 1、 x，y轴互异。 2、 坐标象限不同。 3、表示直线方向的方位角 定义不同。 相同点： 数学计算公式相同。
工程测量采用3 º带，特殊工程可采用1.5 º带或任意带
按照6º带划分的规定，第1带中央子午线的经度为3º，其余各带中央子午线经度与带号的关系是： L。=6ºN－3º （N为6º带的带号） 例：20带中央子午线的经度为： L。＝6º× 20－3º＝117 º 按照3º带划分的规定，第1带中央子午线的经度为3º，其余各带中央子午线经度与带号的关系是： L。=3ºn （n为3º带的带号） 例：120带中央子午线的经度为 L。＝3º× 120＝360 º
N
S
c
中央
子
午线
赤道
高斯投影平面
赤道
中央子午线
1).高斯投影的原理:
高斯投影采用分带投影。将椭球面按一定经差分带，分别进行投影。
2)、高斯投影必须满足：
高斯投影为正形投影， 即等角投影； 中央子午线投影后为直 线，且为投影的对称轴； 中央子午线投影后长度 不变。
3)、高斯投影的特点:
添加标题
若已知某点的经度为L，则该点的6º带的带号N由下式计算：
01
添加标题
若已知某点的经度为L，则该点所在3º带的带号按下式计算：
02
添加标题
（四舍五入）
03
高斯平面直角坐标系的建立：
x轴 — 中央子午线的投影 y轴 — 赤道的投影 原点O — 两轴的交点
O
x
y
第16次课 高斯投影正反算与邻带换算
预习内容
6.4 高斯投影正反算与邻带换算
6.4 高斯投影正反算与邻带换算
一、高斯投影正算
Direct solution of the Gauss projection
1、公式推导 (Formula derivation)
投影方程
x（中央子午线 L0 )
l L L0
x F1 ( B, L) y F2 ( B, L)
n4
n5
1 dm3 4 dq
1 dm4 5 dq
m4
1 dn3 4 dq
m5
1 dn4 5 dq
一、高斯投影正算
引入高斯投影条件二：中央子午线投影为纵坐标轴
l 0, y 0
n0 m1 n2 m3 n4 m5 ...... m0 n1 m2 n3 m4 n5 ......
（二）、方法：
1 、直接法 2 、间接法
三、高斯坐标的邻带换算
（二）、方法：
1 、直接法: 利用相邻两带坐标之间关系式进行坐标互换（多种公式） 2 、间接法： 通过大地坐标进行高斯正反算互相换算（目前使用多）
东带：1 , y1 ) 反解 L, B) (x （ 对西带中央子午线经差 l ( L L0 ） （西带） (l , B) 正解 西带：（x2，y2）
n0 ?
m0 ?
dm0 n1 dq
1 dm1 n2 2 dq 1 dm2 n3 3 dq
m1
dn0 dq
m2
m3
1 dn1 2 dq
1 dn2 3 dq
n0 m1 n2 m3 n4 m5 ...... m0 n1 m2 n3 m4 n5 ......