Краткие теоретические сведения
Длина дуги меридиана и параллели. Размеры рамок трапеций топографических карт
Херсон-2005
Длина дуги меридиана SM между точками с широтами B1 и B2 определяется из решения эллиптического интеграла вида:
(1.1)
который, как известно, не берется в элементарных функциях. Для решения этого интеграла применяют численное интегрирование. По формуле Симпсона имеем:
(1.2)
где
(1.3)
где B1 и B2 – широты концов дуги меридиана; М1, М2, Мср – значения радиусов кривизны меридиана в точках с широтами B1 и B2 и Bcp=(B1+B2)/2; a – большая полуось эллипсоида, e2 – первый эксцентриситет.
Длина дуги параллели SП есть длина части окружности, поэтому она получается непосредственно как произведение радиуса данной параллели r=NcosB на разность долгот l крайних точек искомой дуги, т.е.
(1.4)
где l=L2–L1
Значение радиуса кривизны первого вертикала N вычисляется по формуле
(1.5)
Съемочная трапеция представляет собой часть поверхности эллипсоида, ограниченная меридианами и параллелями. Поэтому стороны трапеции равны длинам дуг меридианов и параллелей. Причем северная и южная рамки являются дугами параллелей a1 и а2, а восточная и западная – дугами меридианов с, равными между собой. Диагональ трапеции d. Для получения конкретных размеров трапеции, необходимо упомянутые дуги разделить на знаменатель масштаба m и, для получения размеров в сантиметрах, умножить на 100. Таким образом, рабочие формулы имеют вид:
(1.6)
где m – знаменатель масштаба съемки; N1, N2, – радиусы кривизны первого вертикала в точках с широтами B1 и B2; Mm – радиус кривизны меридиана в точке с широтой Bm=(B1+B2)/2; ΔB=(B2–B1).
Задание и исходные данные
1) Вычислить длину дуги меридиана между двумя точками с широтами B1=30°00'00.000'' и B2 = 35°00'12.345''+1'№, где № – номер варианта.
2) Вычислить длину дуги параллели между точками, лежащими на этой параллели, с долготами L1 = 0°00'00.000''иL2 = 0°45'00.123'' + 1''№, где № – номер варианта. Широта параллели B=52°00'00.000''
3) Вычислить размеры рамок трапеции масштаба 1:100 000 для листа карты N-35-№, где № - номер трапеции, выдаваемый преподавателем.
Схема решения
Длина дуги меридиана | Длина дуги параллели | |||
Формулы | Результаты | Формулы | Результаты | |
a | 6 378 245,0 | a | 6 378 245,0 | |
e2 | 0,0066934216 | e2 | 0,0066934216 | |
a(1-e2) | 6335552,717 | L1 | 0°00'00.000'' | |
B1 | 30°00'00.000'' | L2 | 0°45'00.123'' | |
В2 | 35°00'12.345'' | l = L2-L1 | 0°45'00.123'' | |
Bcp | 32°30'06.173'' | l(рад) | 0,013090566 | |
sinB1 | 0,500000000 | В | 52°00'00.000'' | |
sinB2 | 0,573625462 | sinB | 0,788010754 | |
sinBcp | 0,537324847 | cosB | 0,615661475 | |
1+0.25e2sin2B1 | 1,000418339 | 1-0.25e2sin2B | 0,998960912 | |
1+0.25e2sin2B2 | 1,000550611 | 1-0.75e2sin2B | 0,996882735 | |
1+0.25e2sin2Bcp | 1,000483128 | N | 6 391 541,569 | |
1-1.25e2sin2B1 | 0,997908306 | NcosB | 3 935 025,912 | |
1-1.25e2sin2B2 | 0,997246944 | SП | 51 511,715 | |
1-1.25e2sin2Bcp | 0,997584361 | |||
M1 | 6 351 488,497 | |||
M2 | 6 356 541,056 | |||
Mcp | 6 353 962,479 | |||
M1+4Mcp+M2 | 38 123 879,468 | |||
(M1+4Mcp+M2)/6 | 6 353 979,911 | |||
B2-B1 | 5°00'12.345'' | |||
(B2-B1)рад | 0,087326313 | |||
SМ | 554 869,638 |
Размеры рамок трапеции | ||||
Формулы | Результаты | Формулы | Результаты | |
a | 6 378 245,0 | 1-0.25e2sin2B1 | 0,998960912 | |
e2 | 0,0066934216 | 1-0.75e2sin2B1 | 0,996882735 | |
a(1-e2) | 6 335 552,717 | 1-0.25e2sin2B2 | 0,998951480 | |
0.25e2 | 0,001673355 | 1-0.75e2sin2B2 | 0,996854439 | |
0.75e2 | 0,005020066 | 1+0.25e2sin2Bm | 1,001043808 | |
1.25e2 | 0,008366777 | 1-1.25e2sin2Bm | 0,994780960 | |
B1 | 52°00'00'' | N1 | 6 391 541,569 | |
В2 | 52°20'00'' | N2 | 6 391 662,647 | |
Bm | 52°10'00'' | Mm | 6 375 439,488 | |
sinB1 | 0,788010754 | l | 0°30'00'' | |
sinB2 | 0,791579171 | l(рад) | 0,008726646 | |
sinBm | 0,789798304 | ∆B | 0°20'00'' | |
cosB1 | 0,615661475 | ∆B(рад) | 0,005817764 | |
cosB2 | 0,611066622 | a1 | 34,340 | |
m | 100 000 | a2 | 34,084 | |
100/m | 0,001 | c | 37,091 | |
d | 50,459 |