投影的基本知识

第2章 投影的基本知识

2．1投影法概述

2．1．1投影的概念

在日常生活中，人们经常可以看到，物体在日光或灯光的照射下，就会在地面或墙面上留下影子，如图2-1a 所示。人们对自然界的这一物理现象经过科学的抽象，逐步归纳概括，就形成了投影方法。在图2-1b 中，把光源抽象为一点，称为投射中心，把光线抽象为投射线，把物体抽象为形体（只研究其形状、大小、位置，而不考虑它的物理性质和化学性质的物体），把地面抽象为投影面，即假设光线能穿透物体，而将物体表面上的各个点和线都在承接影子的平面上落下它们的投影，从而使这些点、线的投影组成能够反映物体形状的投影图。这种把空间形体转化为平面图形的

a)影子

b)投影

a)影子 b)投影

图2-1 影子与投影 要产生投影必须具备：投射线、形体、投影面，这是投影的三要素。

2．1．2投影的分类

根据投射线之间的相互关系，可将投影法分为中心投影法和平行投影法。 1．中心投影法

当投射中心S 在有限的距离内，所有的投射线都汇交于一点，这种方法所得到的投影，称为中心投影，如图2-2所示。在此条件下，物体投影的大小，随物体距离投射中心S 及投影面P 的远近的变化而变化，因此，用中心投影法得到物体的投影不能反映该物体真实形状和大小。

图2-2 中心投影

2．平行投影法

把投射中心S 移到离投影面无限远处，则投射线可看成互相平行，由此产生的投影称为平行投影。因其投射线互相平行，所得投影的大小与物体离投影中心及投影面的远近均无关。

在平行投影中，根据投射线与投影面之间是否垂直，又分为斜投影和正投影两种：投射线与投影面倾斜时称为斜投影，如图2-3a 所示；投射线与投影面垂直时称为正投影，如图2-3b 所示。

a)斜投影法

b)正投影法

a)斜投影法 b)正投影法

图2-3 平行投影

2．1．3平行投影的特性 1．同素性

在通常情况下，直线或平面不平行（垂直）于投影面，因而点的投影仍是点，直线的投影仍是直线。这一性质称为同素性。

2．显实性（真形性）

当直线或平面平行于投影面时，它们的投影反映实长或实形。如图2-4a 所示，直线AB 平行于H 面，其投影ab 反映AB 的真实长度，即ab=AB 。如图2-4b 所示，平面ABCD 平行于H 面，其投影反映实形，即三角形abc ≌三角形ABC 。这一性质称为显实性。

a)

b)

a) b)

图2-4 平行投影的显实性

3．积聚性

当直线或平面平行于投射线（同时也垂直于投影面）时，其投影积聚为一点或一直线。这样的投影称为积聚投影。如图2-5a 所示，直线AB 平行于投影线，其投影积聚为一点a(b)；如图2-5 b 所示；平面三角形ABC 平行于投影线，其投影积聚为一直线ac 。投影的这种性质称为积聚性。

a)

b)

a) b)

图2-5 平行投影的积聚性

4．类似性（仿形性）

当直线或平面倾斜于投影面时，直线在该投影面上的投影短于实长，见图2-6a ；而平面在该投影面上的投影要发生变形，比原实形要小，但与原形对应线段间的比值保持不变，所以在轮廓间的平行性、凸凹性、直曲等方面均不变，见图2-6b ；这种情况下，直线和平面的投影不反映实长或实形，其投影形状是空间形状的类似形，因而把投影的这种性质称为类似性。

a)

b)

a) b)

图2-6 平行投影的类似性

5．平行性

当空间两直线互相平行时，它们在同一投影面上的投影仍互相平行。如图2-7a 所示，空间两直线AB ∥CD ，则平面ABba ∥平面CDdc,两平面与投影面H 的交线ab 、cd 必互相平行。这一性质称为平行性。

6．从属性与定比性

点在直线上，则点的投影必定在直线的投影上。如图2-7b 所示，C ∈AB,则c ∈ab,这一性质称为从属性。

点分线段的比例等于点的投影分线段的投影所成的比例，如图2-7b 所示，C ∈AB ，则AC:CB=ac:cb,这一性质称为定比性。

A A

B

C

a

b

a

b

c

c

C

D

d

B

AC/CB=ac/cb

a)b)

a) b)

图2-7 平行投影的平行性、从属性与定比性

2．1．4工程上常用的投影图

如前所述，工程技术图样是用来表达工程对象的形状、结构和大小的，一般要求根据图样就能够准确、清楚的判断度量出物体的形状和大小，但有时也要求图样的直观性好，易读懂，富有立体感。因此，为满足不同的需要，常用的投影图有：正投影图、轴测投影图、透视投影图、标高投影图等。

1．多面正投影图

用正投影法把形体向两个或两个以上互相垂直的投影面上进行投影，再按一定的规律将其展开到一个平面上，这样所得到的投影图称为多面正投影图，如图2-8所示。它是工程上最主要的使用最广泛的图样。

这种图样的优点是能够真实准确地反映物体的形状和大小，作图方便，度量性好；其缺点是立体感差，不易看懂。

2．轴测投影图

轴测投影图是物体在一个投影面上的平行投影，简称轴测图。将物体安置于投影面体系中合适的位置，选择适当的投射方向，即可得轴测图，如图2-9所示。这种图立体感强，容易看懂，但度量性差，作图较麻烦，并且对复杂形体也难以表达清楚，因而工程中常用作辅助图样来使用。

3．透视投影图

透视投影图是将物体在单个投影面上用中心投影法得到的投影图，简称为透视图。这种图形象逼真，如照片一样，非常接近于人们的视觉感受，但它度量性差，作图繁杂，如图2-10所示。在建筑设计中常用它来绘制大型工程项目及房屋、桥梁等建筑物的效果图。

图2-8 多面正投影图图2-9 斜轴测图图2-10 透视图