长安大学 工程地质 极射赤平投影原理及应用
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一、序言岩质边坡稳定性分析方法有许多,但无论是平面滑动的单一楔形断面滑体、单滑块和多滑块分析法,还是楔体滑动的仿平面分析法、楔体分割法、立体分析法、霍克分析法以及《岩土工程勘察规范》(GB50021-94)推荐法等,在计算边坡稳定性系数时,需要知道滑体控制平面(包括结构面和坡面、坡顶面)或直线(包括平面的法线)的地质产状,以及平面与平面、直线与直线、直线与平面间夹角等。
其中平面和直线的产状可以通过现场测量获取,除此之外的几何参数,在没有发明极射赤平投影之前,都是用计算法求得,不仅它们的计算公式复杂,而且计算过程繁琐,也很容易出错。
如果采用极射赤平投影求解边坡稳定性分析所需的几何参数,那就可以简化这些几何参数的计算过程,而且一般情况下只需要在现场测量出各个控制平面的地质产状即可。
二、极射赤平投影的基本原理(一)投影要素极射赤平投影(以下简称赤平投影)以圆球作为投影工具,其进行投影的各个组成部分称为投影要素,包括:1.投影球(也称投射球):以任意长为半径的球。
2.球面:投影球的表面称为球面。
3.赤平面(也称赤平投影面):过投影球球心的水平面。
4.大圆:通过球心的平面与球面相交而成的圆,统称为大圆(如图一(a)中ASBN、PSFN、NESW),所有大圆的直径相等,且都等于投影球的直径。
当平面直立时,与球面相交成的大圆称为直立大圆(如图一(a)中PSFN);当平面水平时,与球面相交成的大圆称为赤平大圆或基圆(如图一(a)中NESW);当平面倾斜时,与球面相交成的大圆称为倾斜大圆(如图一(a)中ASBN)。
5.小圆:不过球心的平面与球面相而成的圆,统称为小圆(如图一(b)、(c)中AB、CD、FG、PACB)。
当平面直立时,与球面相交成的小圆称为直立小圆(如图一(b)中DC);当平面水平时,与球面相交成的小圆称为水平小圆(如图一(b)中AB);当平面倾斜时,与球面相交成的小圆称为倾斜小圆(如图一(b)中FG或图一(c)中PACB)。
极射赤平投影原理极射赤平投影是一种地图投影方法,又称为极射投影或天体赤平投影。
它是一种将地球表面投影到一个切平面上的方法,保持地球的极点在地图的中心,使得赤道线在地图上呈现为直线,而经纬线则变成半圆形。
极射赤平投影的主要应用领域包括天文学、地理学以及地图制作等。
极射赤平投影的基本原理是将地球表面上的点,投影到位于地球极点与地球中心之间的一个平面上。
在极射赤平投影中,将地球的极点作为投影的中心,地球表面上的每一个点都沿着从极点到该点的直线被投影到平面上。
这种投影方法使得地球的周长圆变成了一个大圆,而经纬线则成为半圆形。
同时,由于赤道与极点之间的投影长度较长,因此在极射赤平投影中,赤道区域显得更为扭曲,而高纬度地区则比较平缓。
极射赤平投影的优点是可以在投影图上直观地看到赤道线、经线、纬线以及地球的极点。
它在天文学领域中被广泛应用,用于绘制天球图和天空赤平图,方便研究天文现象和观测星体的位置。
此外,在地理学中,极射赤平投影也可用于制作大比例尺地图,以及展示极地和高纬度地区的地理信息。
然而,极射赤平投影也存在一些缺点。
首先,它会引起地图上地理特征的形变和扭曲。
由于赤道区域在投影中较长,因此经度线在赤道区域内变形更为严重,会导致经线错位和拉长。
此外,在高纬度地区,极射赤平投影也存在较大的面积形变和形状变化,使得地图上的地理区域较难准确表示。
极射赤平投影的具体实现可以通过数学公式和计算机图形处理来完成。
数学公式包括投影点坐标的计算方法,以及经纬度坐标与平面坐标的相互转换方法。
计算机图形处理技术则用于实现将地球表面上的点投影到平面上,并进行图形绘制和渲染。
总之,极射赤平投影是一种将地球表面投影到平面上的方法,可用于绘制天球图和天空赤平图,以及制作大比例尺地图。
它在天文学和地理学领域中具有广泛的应用,但也存在地图形变和扭曲的问题。
通过数学公式和计算机图形处理技术,可以实现极射赤平投影的具体实现。
构造地质实训4极射赤平投影的基本原理及应用地质实训是培养学生实践能力的重要环节之一,能够帮助学生将课堂学到的地质知识应用到实际工作中。
4极射赤平投影是地质实训中常用的一种图形展示方式,下面将就其基本原理及应用进行详细讨论。
1.基本原理:4极射赤平投影是一种将地球表面的地理地貌信息以平面图形的形式展示的方法。
它基于地球表面的四个特殊点,即地球两个地轴极点、黄道平面和本初子午线来进行投影。
首先,从地球的黄道平面和本初子午线出发,通过地球的北极点和南极点,在黄道平面上确定一个点,称之为方程点。
方程点的位置取决于观察者所在的位置。
然后,从观察者所在位置引出一条射线,穿过地球的表面并与黄道平面相交。
最后,通过对地轴的绕点旋转变换,将地球的曲面信息转换为平面图形。
2.应用:4极射赤平投影在地质实训中有广泛的应用,下面列举一些常见的应用场景:2.1绘制地质剖面图地质剖面图是地质学研究和实践工作中经常使用的工具,它能够以明确的方式展示地下地质结构和构造特征。
通过4极射赤平投影,可以将地球表面的地形和地质信息转换为平面图形,有利于地质学家对地质剖面进行详细分析和研究。
2.2绘制地质地图地质地图是地质学研究中的重要成果之一,它能够全面反映地球表面的地质特征和地质构造。
4极射赤平投影可以将地球表面的地理地貌信息以平面图形的形式展示,为地质学家制作地质地图提供了重要的参考依据。
2.3测量地震活动地震是地球内部活动的重要表现形式之一,对地震活动的监测和研究有助于预测地震的发生和演化。
4极射赤平投影可以帮助地震学家将地震活动的数据以平面图形的形式表示,有助于对地震活动的时空分布进行精确测量和研究。
2.4矿产资源勘探地质资源是人类社会发展的重要支撑,对地质资源的勘探和研究有助于发现新的矿产资源。
4极射赤平投影可以将地球表面的地质特征以平面图形展示,为矿产资源的勘探和开发提供了重要的参考依据。
综上所述,4极射赤平投影是地质实训中常用的一种图形展示方式,它通过对地球四个特殊点的确定和地轴的旋转变换,将地球表面的地理地貌信息转换为平面图形。
极射赤平投影原理极射赤平投影原理是地图投影中常用的一种形式,它是指将地球表面上的点投影到一个位于地球中心位于北纬90度的纬度圈上的投影面上。
该投影面包括两个投影面:一个是以地球为中心的圆柱面,另一个是以地球为中心的穹顶面。
极射赤平投影的名称反映了它与极射赤平坐标的关系。
该投影的特点是可以将取点的正反距离和方位与它们在地球表面上的距离和方位保持一致。
这个特性使得极射赤平投影在航空、航海、地理测绘以及其他需要准确测量和导航的领域中得到广泛应用。
下面将详细介绍极射赤平投影原理。
首先,极射赤平投影的基本概念是将地球表面上的点投影到一个位于北纬90度的纬度圈上的投影面上。
投影面可以是一个圆柱面或者一个平面。
对于圆柱面投影,地图投影面是一个位于地球中心的圆柱面,而对于平面投影,地图投影面是一个位于地球中心的平面。
对于圆柱面投影,其中心纬度是纬度角度α。
纬度角度是一个与赤道垂直的经线与投影面的夹角,通常以角度的形式表示。
纬度角度α越大,圆柱面投影距离地球赤道越远。
对于平面投影,其中心纬度由赤纬度决定。
赤纬度是从地球中心到地球表面上其中一点的垂直距离与赤道半径的比值。
在极射赤平投影中,赤纬度是一个正的小值。
在极射赤平投影中,切点是宇称表面和地球表面的交点。
切点也是投影面上的一个点,它对应于地球表面的一个点。
对于圆柱面投影,切点是位于纬度角度α的纬度圈上的一个点。
对于平面投影,切点是赤纬度相应的点。
极射赤平投影的原理是利用宇称表面和地球表面之间的距离和方位的关系来进行地图投影。
宇称表面上的两点之间的距离等于它们在地球表面上的距离乘以一个常数。
宇称表面上的两点之间的方位等于它们在地球表面上的方位加上一个常数。
具体来说,极射赤平投影可以通过以下几个步骤进行:1.选择投影中心。
投影中心可以是任何地球上的一个点,通常选择一个感兴趣区域的中心点作为投影中心。
2.选择投影面。
投影面可以是一个圆柱面或者一个平面。
对于圆柱面投影,需要选择纬度角度α,对于平面投影,需要选择赤纬度。
极射赤平投影法在边坡稳定性评价中的应用[摘要]岩质边坡的稳定性主要受岩体结构面控制,极射赤平投影法可直观判断各结构面的组合和切割关系,被广泛应用于边坡工程中。
本文简单介绍了极射赤平投影法的基本原理,并利用该方法评价了贵州镇胜公路某工点边坡稳定性,对工程实践具有很好的指导意义。
[关键词]岩质边坡稳定性评价极射赤平投影岩质边坡工程中,断层、节理等不连续面是岩质边坡失稳的主要影响因素。
岩质边坡稳定性评价的方法常采用定性、定量综合评价,其中,定性评价方法主要采用极射赤平投影法。
1极射赤平投影法的基本原理极射赤平投影法主要用来表示线、面的方位及其相互之间的角距关系和运动轨迹,把物体三维空间的几何要素投影到平面上进行研究处理[1],是一种简便、直观、形象的综合图解方法,目前已在我国工程地质领域得到广泛应用。
极射赤平投影法以圆球体作为投影工具,一切通过球心的线和面,延伸后均会与球面相交,并在球面上形成大圆和点。
以球顶(亦称球极)为发射点,将空间任意产状的线、面与设想的投影球的交点、交线投影到赤平面上,这种投影称为极射赤平投影。
2工程概况2.1地形地貌贵州镇胜公路第0503工点左侧边坡起点接大坪地分离式立交桥,终点接鸡公背隧道进口,长58.916m。
微地貌为岩溶峰林独立山体,山体呈南北向展布,该工点位于该山体的北侧陡倾斜坡上,路线走向235°,即边坡走向为235°,倾向为325°,已开挖边坡总体坡度约为65°[2]。
2.2地质构造褶皱:该边坡第一级中厚层夹薄层岩石层为一顶部宽缓平整的宽缓背斜,褶曲枢纽产状为132°∠44°,在该宽缓背斜内,岩层被挤压变形,形成若干小褶曲,褶曲形态各异,有的宽缓,有的狭窄,有的甚至产生倒转。
岩层产状:起点处边坡岩层产状为85°∠52°,岩层倾向与坡向为大角度相交;终点处岩层产状为150°∠43°,岩层倾向与坡向相反,为反向坡。