复数高斯投影非迭代优化变换
Non-Iterative Optimization Transformation of Complex Gaussian Projection
DOI: 10.12677/gst.2026.142011, PDF,    国家自然科学基金支持
作者: 刘大海:深圳地质科技创新中心,广东 深圳;深圳地质建设工程公司,广东 深圳;李文魁:海军工程大学电气工程学院,湖北 武汉
关键词: 高斯投影正变换反变换非迭代复数偏心率第3扁率优化因子Gaussian Projection Positive Transformation Negative Transformation Non Iterative Complex Eccentricity 3rd Flattening Optimization Factor
摘要: 现有复数高斯投影非迭代变换,基于以偏心率 e 为参数的Taylor级数展开式,表达式较为冗长。以第3扁率 n 为参数的Taylor级数展开式,级数幂次降低一半,系数表达式得到简化, c c f 系数的精简尤为显著。本文在现有高斯投影非迭代变换的基础上,选择适当的优化因子,使高斯投影椭圆积分的级数系数 k 及归一化系数 k A 得到特别显著的精简优化。高斯投影变换的Taylor级数展开式,取级数幂次 je=12 jn=6 ,其截断误差 < 1E−15,误差足以满足实际用于需求。变换实例表明,反算结果可精准回溯正算结果,回溯误差 < 1E−15。
Abstract: The existing non-iterative transformation of complex Gaussian projection is based on the Taylor series expansion with eccentricity e as a parameter, and the coefficient expression is relatively lengthy. The Taylor series expansion with the third flattening rate n as the parameter reduces the power of the series by half, simplifying the expression, especially the coefficients c and c f . Based on the existing Gaussian projection non-iterative transformation, this paper selects appropriate optimization factors to achieve particularly significant simplification and optimization of the series coefficient k and normalization coefficient k A in the Taylor expansion of the Gaussian projection elliptic integral. The Taylor series expansion of the Gauss projection transformation, with the series power je=12 or jn=6 , has a truncation error of < 1E−15, which is sufficient to meet the requirements of practical applications. The transformation example shows that the inverse calculation results can accurately trace back to the forward calculation results, with a traceback error less than 1E−15.
文章引用:刘大海, 李文魁. 复数高斯投影非迭代优化变换[J]. 测绘科学技术, 2026, 14(2): 111-124. https://doi.org/10.12677/gst.2026.142011

参考文献

[1] 杨启和. 等角投影数值变换的研究[J]. 测绘学报, 1982, 11(4): 268-282.
[2] 程阳. 复变函数与等角投影[J]. 测绘学报, 1985, 14(1): 51-60.
[3] 杨启和. 等角投影理论和方法[J]. 解放军测绘学院学报, 1994, 11(2): 133-139.
[4] 熊介. 椭球大地测量学[M]. 北京: 解放军出版社, 1988: 48-49.
[5] 陈健, 晁定波. 椭球大地测量学[M]. 北京: 测绘出版社, 1989: 18, 168.
[6] 杨启和. 地图投影变换原理与方法[M]. 北京: 测绘出版社, 1990: 56.
[7] 孔祥元, 郭际明, 刘宗泉. 大地测量学基础[M]. 第2版. 武汉: 武汉大学出版社, 1990: 115, 169.
[8] 边少锋, 张传定. Gauss投影的复变函数表示[J]. 测绘学院学报, 2001, 18(3): 157-159.
[9] 李厚朴, 边少锋. 高斯投影的复变函数表示[J]. 测绘学报, 2008, 37(1): 5-9.
[10] 边少锋, 许江宁. 计算机代数系统与大地测量数学分析[M]. 北京: 国防工业出版社, 2004: 107-110.
[11] 边少锋, 柴洪洲, 金际航. 大地坐标系与大地基准[M]. 北京: 国防工业出版社, 2005: 99-101.
[12] 边少锋, 李厚朴. 大地测量计算机代数分析[M]. 北京: 科学出版社, 2018: 91-95.
[13] 李厚朴, 边少锋. 等量纬度展开式的新解法[J]. 海洋测绘, 2007, 27(4): 6-10.
[14] 李厚朴, 王瑞, 边少锋. 复变函数表示的高斯投影非迭代公式[J]. 海洋测绘, 2009, 29(6): 5-9.
[15] 李厚朴, 边少锋, 李海波. 常用等角投影及其解析变换的复变函数表示[J]. 测绘科学技术学报, 2012, 29(2): 109-117.
[16] 边少锋, 李厚朴. 高斯投影的复变函数表示[M]. 北京: 科学出版社, 2021: 117, 127-130.
[17] 李厚朴, 边少锋, 李海波. 利用复变函数高斯换带的方法[J]. 海军工程大学学报, 2016, 28(1): 15-19.
[18] 边少锋, 李厚朴, 李忠美. 地图投影计算机代数分析研究进展[J]. 测绘学报, 2017, 46(10): 1557-1569.
[19] 金立新, 许常文, 魏桂华. 高斯投影复变函数表示的实数解[J]. 海洋测绘, 2017, 37(2): 27-31.
[20] 刘大海, 方春波, 陈永红, 洪声亮, 陈永冰. 基于实数等角纬度的高斯投影变换[J]. 测绘科学技术, 2024, 12(4): 349-358.
[21] 方春波, 刘大海, 莫晓锋, 洪声亮, 李文魁. 复数高斯投影变换非迭代算法的2条路径[J]. 测绘科学技术, 2025, 13(3): 151-164.
[22] Karney, C.F.F. (2011) Transverse Mercator with an Accuracy of a Few Nanometers. Journal of Geodesy, 85, 475-485. [Google Scholar] [CrossRef