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極坐标與大地坐标系的區别

圖文 更新时间:2024-12-25 23:55:46

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極坐标與大地坐标系的區别(認識極坐标系與雙極坐标系)1

工程測量中,涉及多種坐标系,如大地坐标系、平面直角坐标系等,極坐标系和雙極坐标系在實際測量工作中較少應用,特别是雙極坐标系。今天,我們就這兩種坐标系做一下介紹,增強我們得認識。

極坐标與大地坐标系的區别(認識極坐标系與雙極坐标系)2

極坐标系

極坐标與大地坐标系的區别(認識極坐标系與雙極坐标系)3

對于上圖,我們進行以下幾點定義:

1)極坐标系:在平面上取一點O,以O為端點作一條射線,且規定逆時針方向為正方向。此時,對于平面内任意一點M(M不與O重合),設ρ=|OM|,θ為以Ox為始邊,OM為終邊的角。M的位置既可以用有序數對(ρ,θ)表示。這樣的坐标系就叫做極坐标系。

2)極點:定點O

3)極軸:射線Ox

4)極徑:ρ

5)極角:θ

注意:對于極坐标系的任意一點,不僅僅隻有一種表示方式,因為θ=2kΠ θ。且一般ρ>0,當ρ=0,即為極點,當ρ<0,即為(ρ,θ)關于極點對稱的點。

對于極坐标系中的每一個點都可以與直角坐标進行互換。

關系如下:

(1)x=ρcosθ,y=ρsinθ(ρ∈R,θ∈R)

(2)ρ²=x² y²,tanθ=y/x(x≠0)

對于這些式子的證明是十分容易的,可以看見下圖的Rt▲MOH中,可以得到上述式子。

有了這些我們就可以輕松地将極坐标方程轉化成直角坐标系内的方程。

例如:極坐标方程ρ²cos²θ ρ²sin²θ=1,就可以轉化為x² y²=1,即一個單位圓。

極坐标與大地坐标系的區别(認識極坐标系與雙極坐标系)4

雙極坐标系

所謂雙極坐标系是指建立兩個原點的坐标系,而平面的點位使用到兩個原點的距離來表示,如(S1,S2)。如下圖所示:

極坐标與大地坐标系的區别(認識極坐标系與雙極坐标系)5

雙極坐标系在工程測量中應用較少,我們可以簡單理解為距離前方交會,在隻能測距或某種條件下方便測距的時候(比如手裡隻有一把鋼尺)可以使用一下。如下面的應用情景:

極坐标與大地坐标系的區别(認識極坐标系與雙極坐标系)6

見上圖,在圖上已經有了房屋1和房屋2,現在要把土豪楊老四蓋的别墅(新增房屋甲)畫到圖上去,楊老四說,春宵一刻值千金,你們快點測完就帶你們潇灑去。這時雙極坐标法就大顯身手了。隻需要拉出B點到O1和O2的距離,B點就能在圖上确定下來,同理,A點也如此。

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