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证明:亚尔勃斯投影是等面积投影

证明:亚尔勃斯投影是等面积投影

作者: W杂货铺W | 来源:发表于2018-07-10 18:24 被阅读0次

    亚尔勃斯投影经纬度(\phi,\lambda)为屏幕坐标(x,y)的数学公式:
    x = \rho \sin \theta,\quad y = \rho_{0} - \rho\cos\theta
    其中,
    n = \frac{1}{2}(\sin{\phi_{1}}-\sin{\phi_{2}}), \theta = n(\lambda-\lambda_{0})
    C = \cos^{2}{\phi_{1}}+2n\sin{\phi_{2}}
    \rho = \frac{R}{n}\sqrt{C-2n\sin\phi}
    \rho_{0} = \frac{R}{n}\sqrt{C-2n\sin{\phi_{0}}}

    公式中\lambda_{0}为基准的中央经线,\phi_{0}为起始纬度。\phi_{1}\phi_{2}分别为第一和第二标准纬线。R为地球半径。
    圆锥曲面(极坐标系下)第一基本形式为:
    (ds)^{2}_{M}=(d\rho)^{2}+\rho^{2}(d\theta)^{2}=E'(d\rho)^{2}+G'(d\theta)^{2}
    地球球面的第一基本形式为:
    (ds)^{2}_{E}=R^{2}(d\phi)^{2}+R^{2}\cos^{2}{\phi}(d\lambda)^{2} = e(d\phi)^{2}+g(d\lambda)^{2}
    微分得到:
    d\theta = nd\lambda,\quad d\rho = \frac{-R\cos\phi}{\sqrt{C-2n\sin\phi}}

    带入得到:
    (ds)^{2}_M = \frac{R^{2}\cos^{2}\phi }{C-2n\sin\phi}(d\phi)^{2}+\rho^{2}n^{2}(d\lambda)^{2} =E(d\phi)^{2}+G(d\lambda)^{2}

    面积畸变定义为地图面积A_M = \sqrt{EG}与球面面积A_M = \sqrt{eg}之比
    K_{A} = \frac{A_M}{A_E}=\sqrt{\frac{EG}{eg}}

    于是

    K_{A} = \frac{\cos\phi}{\sqrt{C-2n\sin\phi}} \cdot \frac{\sqrt{C-2n\sin\phi}}{\cos\phi} = 1

    因此亚尔勃斯投影为等面积投影

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