Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych

Prezentacja na temat: "Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych"— Zapis prezentacji:

1 Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych
współrzędne izometryczne twierdzenie o odwzorowaniach konforemnych elementarna skala zniekształceń długości w odwzorowaniach konforemnych zbieżność południków w odwzorowaniach konforemnych

2 Współrzędne izometryczne
Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych Współrzędne izometryczne Jeżeli elementarny łuk ds na powierzchni da się przedstawić w postaci gdzie (u,v) jest dowolną funkcją rzeczywistą parametrów u,v, to wówczas współrzędne u,v są współrzędnymi izometrycznymi. Ponieważ kwadrat elementarnego łuku na danej powierzchni określa wzór stąd widać, że współrzędne u,v są współrzędnymi izometrycznymi wówczas gdy F=0 oraz E=G. Pierwszy z tych warunków oznacza, że siatka linii parametrycznych musi być ortogonalna na danej powierzchni.

3 Współrzędne izometryczne – własności
Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych Współrzędne izometryczne – własności Wzór na długość elementarnego łuku południka v=const na danej powierzchni odpowiadającego elementarnemu przyrostowi parametru u ma postać Wzór na długość elementarnego łuku równoleżnika u=const odpowiadającego elementarnemu przyrostowi parametru v ma postać Stąd widać, że jeżeli współrzędne u,v są współrzędnymi izometrycznymi (F=0, E=G) wtedy jednakowe przyrosty parametrów u=v powodują jednakowe przesunięcia punktów wzdłuż linii parametrycznych, i na odwrót jednakowe przesunięcia punktów wzdłuż linii parametrycznych powodują jednakowe przyrosty parametrów u=v.

4 Współrzędne izometryczne na płaszczyźnie i powierzchni kuli
Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych Współrzędne izometryczne na płaszczyźnie i powierzchni kuli Układ współrzędnych prostokątnych płaskich xoy jest izometryczny, wówczas gdy jednostki długości w kierunku osi x i y są takie same Dla powierzchni kuli opisanej równaniem współczynniki pierwszej formy kwadratowej mają postać

5 Współrzędne izometryczne na powierzchni kuli
Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych Współrzędne izometryczne na powierzchni kuli a więc kwadrat elementarnego łuku na sferze można zapisać w postaci Stąd widać, że układ współrzędnych geograficznych nie jest układem izometrycznym. Aby wprowadzić na kuli układ współrzędnych izometrycznych należy dokonać przekształcenia powyższego wzoru do postaci Następnie wprowadzamy zmienną q

6 Współrzędne izometryczne na powierzchni kuli
Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych Współrzędne izometryczne na powierzchni kuli stąd otrzymujemy Zmienna q nosi nazwę szerokości geograficznej izometrycznej. Po wprowadzeniu szerokości izometrycznej uzyskujemy na powierzchni kuli układ współrzędnych izometrycznych

7 Współrzędne izometryczne na powierzchni elipsoidy
Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych Współrzędne izometryczne na powierzchni elipsoidy Dla powierzchni elipsoidy opisanej równaniem współczynniki pierwszej formy kwadratowej mają postać a więc kwadrat elementarnego łuku na powierzchni elipsoidy można zapisać w postaci

8 Współrzędne izometryczne na powierzchni elipsoidy
Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych Współrzędne izometryczne na powierzchni elipsoidy Stąd widać, że w powyższym równaniu należy wprowadzić zmienną q rozwiązując równanie różniczkowe Zmienna q nosi nazwę szerokości geodezyjnej izometrycznej i jest określona wzorem Kwadrat elementarnego łuku na powierzchni elipsoidy ma więc postać

9 Twierdzenie o odwzorowaniach konforemnych
Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych Twierdzenie o odwzorowaniach konforemnych Jeżeli na powierzchni oryginału wprowadzimy współrzędne izometryczne u i v oraz na powierzchni obrazu współrzędne izometryczne  i  to dowolne odwzorowanie konforemne jest określone związkiem +i = f(z)=f(u+iv), gdzie f(u+iv) jest funkcją analityczną zmiennej zespolonej o pochodnej różnej od zera

10 Twierdzenie o odwzorowaniach konforemnych –dowód
Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych Twierdzenie o odwzorowaniach konforemnych –dowód Mamy daną powierzchnię oryginału o równaniu oraz powierzchnię obrazu o równaniu Pierwsze formy kwadratowe tych powierzchni mają postaci Dowolne odwzorowanie regularne można określić związkami

11 Twierdzenie o odwzorowaniach konforemnych –dowód
Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych Twierdzenie o odwzorowaniach konforemnych –dowód Wtedy równanie powierzchni obrazu możemy zapisać w postaci natomiast po wyznaczeniu różniczek pierwszą formę kwadratową tej powierzchni można zapisać w postaci Na podstawie warunku równokątności

12 Twierdzenie o odwzorowaniach konforemnych –dowód
Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych Twierdzenie o odwzorowaniach konforemnych –dowód widać, że powyższe odwzorowanie jest odwzorowaniem konforemnym wówczas gdy Powyższy układ równań jest spełniony, wówczas gdy spełniony jest układ równań lub

13 Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych
Funkcja analityczna Warunek konieczny i wystarczający – równania Cauchy-Riemanna Każdy szereg potęgowy zmiennej zespolonej z jest funkcją analityczną wewnątrz swego koła zbieżności.

14 Etapy konstruowania odwzorowań konforemnych
Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych Etapy konstruowania odwzorowań konforemnych Obiór współrzędnych izometrycznych (u,v) na powierzchni oryginału Obiór współrzędnych izometrycznych (,) na powierzchni obrazu Obiór funkcji analitycznej +i =f(u+iv) Rozdzielenie tej funkcji na część rzeczywistą i urojoną

15 Elementarna skala zniekształceń długości w odwzorowaniach konforemnych
Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych Elementarna skala zniekształceń długości w odwzorowaniach konforemnych Elementarna skala zniekształceń długości w odwzorowaniach kartograficznych ma postać W odwzorowaniu konforemnym elementarne łuki na powierzchni oryginału i powierzchni obrazu mają postać

16 Elementarna skala zniekształceń długości w odwzorowaniach konforemnych
Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych Elementarna skala zniekształceń długości w odwzorowaniach konforemnych Stąd elementarna skala w odwzorowaniu konforemnym ma postać ostatecznie możemy napisać

17 Zbieżność południków w odwzorowaniach konforemnych
Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych Zbieżność południków w odwzorowaniach konforemnych W odwzorowaniu kartograficznym określonym równaniem zbieżność południków można określić za pomocą wzoru W przypadku gdy na powierzchni oryginału mamy parametryzację ortogonalną oraz odwzorowanie jest odwzorowaniem równokątnym zbieżność południków można również wyznaczyć za pomocą wzoru:

18 Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych
Odwzorowanie kartograficzne konforemne powierzchni elipsoidy obrotowej spłaszczonej w płaszczyznę Odwzorowanie konforemne elipsoidy obrotowej spłaszczonej o równaniu można przedstawić za pomocą funkcji analitycznej zmiennej zespolonej

19 Wykład 11. Podstawy teoretyczne odwzorowań konforemnych
Odwzorowanie kartograficzne konforemne powierzchni elipsoidy obrotowej spłaszczonej w płaszczyznę gdzie q jest szerokością geodezyjną izometryczną Elementarna skala zniekształceń długości w odwzorowaniu konforemnym elipsoidy w płaszczyznę ma postać