Matematikai geodéziai számítások 1.
Ellipszoidi számítások, ellipszoid, geoid és terep metszete
Dr. Bácsatyai, László
Matematikai geodéziai számítások 1.: Ellipszoidi számítások, ellipszoid, geoid és terep metszete
Dr. Bácsatyai, László
Lektor: Dr. Benedek , Judit
Ez a modul a TÁMOP - 4.1.2-08/1/A-2009-0027 „Tananyagfejlesztéssel a GEO-ért” projekt keretében készült. A projektet az Európai Unió és a Magyar Állam 44 706 488 Ft összegben támogatta.
v 1.0
Publication date 2010
Szerzői jog © 2010 Nyugat-magyarországi Egyetem Geoinformatikai Kar
Kivonat
Ez a modul vízszintes helyzetével adott ponton átmenő ellipszoid, geoid és terep a meridián síkban adott sűrűségben elhelyezkedő pontjainak számítását és grafikus ábrázolását mutatja be.
Jelen szellemi terméket a szerzői jogról szóló 1999. évi LXXVI. törvény védi. Egészének vagy részeinek másolása, felhasználás kizárólag a szerző írásos engedélyével lehetséges.
Tartalom
Ellipszoidi számítások, ellipszoid, geoid és terep metszete Error: Reference source not found
1. 1.1 A feladat megfogalmazása Error: Reference source not found
2. 1.2 A feladatban szereplő fogalmak Error: Reference source not found
2.1. 1.2.1 A harántgörbületi sugár Error: Reference source not found
2.2. Magyarázó ábrák és képletek Error: Reference source not found
2.3. Segédanyagok Error: Reference source not found
2.4. 1.2.2 Számpélda Error: Reference source not found
. fejezet - Ellipszoidi számítások, ellipszoid, geoid és terep metszete
1. 1.1 A feladat megfogalmazása
Egy IUGG/1967 ellipszoidi földrajzi koordinátáival adott pont alapján számítsa ki a pont „y, x” EOV és „Fi, Lambda, h” WGS84 ellipszoidi koordinátáit (zérus tengerszint feletti magasságnál a h érték az U geoidundulációval egyezik meg)! A számításhoz használja HUNG_331. EXE programot!
Számítsa ki az ezen a ponton áthaladó WGS84 ellipszoidi meridián ívpontjaihoz tartozó N harántgörbületi sugár, valamint a megfelelő geoidi és terepi normálisok 20 percenkénti értékeit (összesen 7 pontban) 0,001 m élességgel, a és a földrajzi szélességek között! Szerkessze meg ezen a szakaszon a meridián 20 ívperc sűrűségű metszetét (N) és ábrázolja a geoid (Ngeoid) és a terep (Nterep) metszésvonalát is! A metszetek ábrázolásának méretaránya olyan legyen, hogy a rajz ráférjen egy A4-es lapra, ill. kitöltse azt. Hossz- és magassági irányban a méretarányok különbözhetnek!
A számításhoz és szerkesztéshez használja a tengerszint (geoid) feletti magassági adatokat (H) és a geoidundulációkat (U)! A H értékeket olvassa le a Google Earth világhálós térképről, az U értékek meghatározásához használja a HUNG_331.EXE programot. A Magyarország területére eső U értékeket ellenőrizze a Magyarország WGS84 ellipszoidra vonatkozó geoidunduláció (U) térképén és számítsa ki az eltéréseket! A későbbi számításokhoz a számított U értékeket használja!
Az ellipszoidi meridián ívpontjaiban számítsa ki az X, Y, Z térbeli koordinátákat az ellipszoid, a geoid és a terep megfelelő pontjaiban!
A kiinduló alappontban az IUGG/1967 ellipszoid paramétereivel számítsa ki a Gauss-gömb sugarát (R)!
Leadandók különálló borítólapba foglalva:
-
Kiinduló adatok (feladatlapba foglalva),
-
H-U táblázat (a tengerszint feletti és terepi magasságok, valamint a geoidundulációk összefoglaló táblázata)
-
Harántgörbületi sugarak számítása (táblázat),
-
Magassági adatok listája és a metszet adatainak számítása (geoidi, valamint a terepi normálisok számítása, táblázat),
-
Grafikus ábrázolás hagyományosan vagy grafikus szerkesztővel (az U és H értékek kicsik, ezért a rajzi ábrázoláshoz az U és a H számított értékeit összeadás előtt szorozzuk meg 50-nel),
-
Térbeli koordináták (táblázat) és a Gauss-gömb sugarának számítása,
-
Szöveges műszaki leírás
A feladat megoldásához tetszőleges eszközök (pl. Excel) használhatók. A feladatot – táblázatonként a felhasznált képletek és tájékoztató szöveges információkkal együtt – különálló borítólapba foglalva - kézzel írott, vagy Microsoft Word formátumban kell leadni.
2. 1.2 A feladatban szereplő fogalmak
2.1. 1.2.1 A harántgörbületi sugár
A háromdimenziós felület P felületi pontjában húzott érintő egyeneshez illeszkedő ferdemetszet1 görbületi sugara egyenlő az ugyanazon érintőhöz illeszkedő normálmetszet2 görbületi sugarának és a két metszeti sík közbezárt szöge cosinusának (Meusnier-tétel) szorzatával. Forgási ellipszoid esetén a Pell. pontban a normálisra illeszkedő és a meridiánra merőleges normálmetszet Pell.DE síkja (1. ábra) a Pell. ponton átmenő ferdemetszet (szélességi kör)3 Pell.RQell. síkjával ϕ szöget zár be, azaz
.
-
ábra
A fenti összefüggés és a Meusnier-tétel alapján következik, hogy a P pontból az ellipszoidhoz húzott normális Pell.n szakasza, ahol az n pont a normális és a Z tengely metszéspontja, maga az N harántgörbületi sugár (az első vertikális síkba eső görbületi sugár):
.
2.2. Magyarázó ábrák és képletek
-
ábra
Első numerikus excentricitás:
Geoidunduláció:
.
Jelölések:
a – ellipszoid fél nagytengelye
b – ellipszoid fél kistengelye
h – ellipszoidi magasság
H – geoid (tengerszint) feletti magasság
Munkaképletek:
Harántgörbületi sugár:
.
Normálisok hossza:
,
.
ϕ – ellipszoidi szélesség
Az alábbi ábrától eltérően az U és H értékek kicsik, ezért a rajzi ábrázolás plasztikussága végett az U és a H számított értékeit összeadás előtt szorozzuk meg 50-nel!
3. ábra
terep
A és a tartományban szerkesztendő 7 pont x (kis x) és Z koordinátái az ábra szerint (xZ a meridián síkja):
Az ellipszoidon:
.
.
A geoidon:
.
.
A terepen:
.
.
Térbeli koordináták:
Ellipszoid:
.
.
Geoid:
.
.
Terep:
.
.
A Gauss-gömb4 sugara:
,
ahol
- meridián irányú görbületi sugár.
2.3. Segédanyagok
Magyarország WGS84 ellipszoidra vonatkozó geoidunduláció térképe5:
Magyarország WGS84 ellipszoidra vonatkozó geoidunduláció térképe + az EOV szelvényhálózata WGS84 ellipszoidi felületi koordinátákkal:
2.4. 1.2.2 Számpélda
Ellipszoidi számítások, ellipszoid, geoid és terep metszete
Alapadatok:
Az ellipszoid neve
|
Közlésének éve
|
a(m)
|
b(m)
|
WGS84
|
1984
|
6378137
|
6356752,3142
|
IUGG/1967
|
1967
|
6378160
|
6356774,516
|
A pont WGS84 ellipszoidi szélessége ϕ = 46-39-00,96182
ellipszoidi hosszúsága: λ = 19-31-17,15614
A pont IUGG/1967 ellipszoidi szélessége ϕ = 46-39-01,91139
ellipszoidi hosszúsága: λ = 19-31-21,16007
A pont EOV - koordinátái: y = 686281,550 m; x = 145210,830 m
H-U táblázat
ϕ
|
Tengerszint feletti magasság
(Google Earth)
H (m)
|
Geoidunduláció
(HUNG_331-el számított)
U (m)
|
Geoidunduláció
(térképről mért)
Utérkép (m)
|
U – U térkép
(m)
|
Ellipszoidi magasság
h (m)
|
46o
|
112
|
44,243
|
N. a.
|
N. a.
|
156,243
|
46o20’
|
125
|
43,895
|
44,0
|
-0,105
|
168,895
|
46o40’
|
107
|
43,356
|
43,4
|
-0,044
|
150,356
|
47o
|
127
|
43,055
|
43,0
|
0,055
|
170,055
|
47o20’
|
171
|
42,904
|
43,0
|
-0,096
|
213,904
|
47o40’
|
159
|
43,003
|
43,0
|
0,003
|
202,003
|
48o
|
297
|
43,272
|
43,2
|
0,072
|
340,272
|
Számítások
Első numerikus excentricitás:
Ellipszoidi magasság:
.
Harántgörbületi sugár:
.
Normálisok hossza:
,
.
Ell. szélesség
|
N (m)
|
N+U
Ngeoid (m)
|
N+h=N+U+H
Nterep (m)
|
N+(50*U)
(m)
|
N+(50*U)+
+(50*H) (m)
|
46o
|
6389212,733
|
6389256,976
|
6389368,976
|
6391424,883
|
6397024,883
|
46o20’
|
6389337,483
|
6389381,378
|
6389506,378
|
6391532,233
|
6397782,233
|
46o40’
|
6389462,173
|
6389505,529
|
6389612,529
|
6391629,973
|
6396979,973
|
47o
|
6389586,786
|
6389629,841
|
6389756,841
|
6391739,536
|
6398089,536
|
47o20’
|
6389711,304
|
6389754,208
|
6389925,208
|
6391856,504
|
6400406,504
|
47o40’
|
6389835,712
|
6389878,715
|
6390037,715
|
6391985,862
|
6399935,862
|
48o
|
6389959,992
|
6390003,264
|
6390300,264
|
6392123,592
|
6406973,592
|
A ϕ = 46o és a ϕ = 48o tartományban szerkesztendő 7 pont x (kis x ) és Z metszeti koordinátái
Az ellipszoidon:
.
.
Szélesség
|
xellipszoid (m)
|
Zellipszoid (m)
|
46o
|
4438320,106
|
4565247,541
|
46o20’
|
4411592,75
|
4590908,017
|
46o40’
|
4384714,987
|
4616414,061
|
47o
|
4357687,709
|
4641764,789
|
47o20’
|
4330511,816
|
4666959,324
|
47o40’
|
4303188,211
|
4691996,793
|
48o
|
4275717,804
|
4716876,33
|
A geoidon:
.
.
Szélesség
|
xgeoid (m)
|
Zgeoid (m)
|
46o
|
4438350,839
|
4565279,367
|
46o20’
|
4411623,058
|
4590939,77
|
46o40’
|
4384744,739
|
4616445,597
|
47o
|
4357717,073
|
4641796,277
|
47o20’
|
4330540,894
|
4666990,871
|
47o40’
|
4303217,171
|
4692028,583
|
48o
|
4275746,758
|
4716908,487
|
A terepen:
.
.
Szélesség
|
xterep (m)
|
Yterep (m)
|
46o
|
4438428,641
|
4565359,933
|
46o20’
|
4411709,365
|
4591030,191
|
46o40’
|
4384818,167
|
4616523,426
|
47o
|
4357803,687
|
4641889,159
|
47o20’
|
4330656,786
|
4667116,609
|
47o40’
|
4303324,249
|
4692146,122
|
48o
|
4275945,49
|
4717129,201
|
Térbeli koordináták számítása
Ellipszoid:
.
.
Szélesség
|
Xellipszoid (m)
|
Yellipszoid (m)
|
Zellipszoid (m)
|
46o
|
4183190,199
|
1483106,577
|
4565247,541
|
46o20’
|
4157999,224
|
1474175,379
|
4590908,017
|
46o40’
|
4132666,487
|
1465193,921
|
4616414,061
|
47o
|
4107192,830
|
1456162,501
|
4641764,789
|
47o20’
|
4081579,101
|
1447081,419
|
4666959,324
|
47o40’
|
4055826,151
|
1437950,979
|
4691996,793
|
48o
|
4029934,837
|
1428771,483
|
4716876,330
|
Geoid:
.
.
Szélesség
|
Xgeoid (m)
|
Ygeoid (m)
|
Zgeoid (m)
|
46o
|
4183219,166
|
1483116,847
|
4565279,367
|
46o20’
|
4158027,789
|
1474185,507
|
4590939,770
|
46o40’
|
4132694,529
|
1465203,863
|
4616445,597
|
47o
|
4107220,506
|
1456172,313
|
4641796,277
|
47o20’
|
4081606,507
|
1447091,136
|
4666990,871
|
47o40’
|
4055853,446
|
1437960,656
|
4692028,583
|
48o
|
4029962,127
|
1428781,158
|
4716908,487
|
Terep:
.
.
Szélesség
|
Xterep (m)
|
Yterep (m)
|
Zterep (m)
|
46o
|
4183292,496
|
1483142,846
|
4565359,933
|
46o20’
|
4158109,136
|
1474214,347
|
4591030,191
|
46o40’
|
4132763,736
|
1465228,399
|
4616523,426
|
47o
|
4107302,141
|
1456201,256
|
4641889,159
|
47o20’
|
4081715,737
|
1447129,862
|
4667116,609
|
47o40’
|
4055954,368
|
1437996,437
|
4692146,122
|
48o
|
4030149,435
|
1428847,566
|
4717129,201
|
Az IUGG/1967 ellipszoid Gauss-gömbjének görbületi sugara:
m
Irodalomjegyzék
Bácsatyai László: Vetülettan, elektronikus jegyzet pdf formátumban, NYME Geoinformatikai Kar, Székesfehérvár,
Bácsatyai László: Magyarországi vetületek, tankönyv, Szaktudás Kiadó Ház, Budapest, 2006
Bácsatyai László: Magyarországi vetületek, elektronikus tankönyv,
Hazay István: Földi vetületek. Akadémia Kiadó, Budapest, 1954
Németh Gyula: Vetülettan, EFE Geoinformatikai Kar, Székesfehérvár, 2003
Varga József: Alaphálózatok I. (Vetülettan). Tankönyvkiadó, Budapest, 1986
Tóth Gy.–Rózsa Sz.–Andritsanos, V. D.–Ádám, J.–Tziavos, I. N. : Towards a cm-geoid for Hungary – Recent Efforts and Results. Phys. Chem. Earth 2000
Ádám A., Gazsó M., Kenyeres A., Virág G. : Az Állami Földmérésnél 1969 és 1999 között végzett geoidmeghatározási munkálatok, Geodézia és Kartográfia, 2000
Created by XMLmind XSL-FO Converter.
Dostları ilə paylaş: |