极射赤平投影及原理

极射赤平投影原理及应用一、赤平投影的原理极射赤平投影简称赤平投影，是利用一个投影球体，首先把空间的线或面投影到球体表面上，得到球面上的投影点或圆周线，然后从球体的某一极点向球面上的点或圆周线画出一系列射线（称为极射），相交于投影球体的赤道平面上（简称赤平面），得到赤道平面上的投影点或弧。作用——表示线和面的方向、相互间的角距关系及其运动轨迹，把物体三维空间的几何要素(线、面)反映在投影平面上进行研究处理。特点——是一种简便、直观的计算方法，又是一种形象、综合的定量图解，可广泛应用于天文、航海、测量、地理及地质科学中。是研究地质构造的一种有效手段。赤平投影本身不涉及面的大小、线的长短和它们之间的距离。极射赤平投影原理及应用二、极射赤平投影的基本要素极射赤平投影是以圆球体作为投影工具，其进行投影的各个组成部分称为投影要素，包括：投影球(投射球)—以任意长为半径作成的球，投影球表面称为球面；赤平面—过投影球球心的水平面，即赤平投影面；基圆—赤平面与投影球面相交的大圆(NESW)，或称赤平大圆，圆内标有东西和南北直径线；极射点—球上、下两极的发射点，由上极射点把下半球的几何要素投影到赤平面上的投影称下半球投影，反之以下极射点把上半球的几何要素投影到赤平面上的投影称为上半球投影。介绍平面和直线的赤平投影(采用下半球投影)。极射赤平投影原理及应用(一)平面的投影方法(图2)设一平面走向南北，向东倾斜，倾角40，若此平面经过球心o，则其与下半球面相交为大圆PGF，以A点为发射点，PGF弧在赤平面上的投影为PDF弧，PDF弧向东凸出，代表平面向东倾斜，走向南北，DH之长度代表平面的倾角。H极射赤平投影原理及应用(二)直线投影方法(图3)设一直线向东倾伏，倾伏角40，此线交下半球面于G点，以A点为发射点，球面上的G点在赤平面上的投影为H，H与O点联线交赤平大圆于D点，D的方位角即该直线的倾伏向(E90），HD长度代表直线的倾伏角40．同理，一条直线倾伏向南西，倾伏角20，交球面于J点，其赤平投影为K。G极射赤平投影原理及应用(三)吴氏网-吴尔福网常用吴尔福网[等角距网，左上图]和施密特网[等面积网，右上图]，其基本特点相同。本课程以吴氏网为例介绍。极射赤平投影原理及应用1．基圆基圆即赤平面与球面的交线，是网的边缘大圆．由正北顺时针为00—3600，示方位角，如走向，倾向，倾伏向等。2．直径分别为南北走向和东西走向直立平面的投影.自圆心至基圆为900—00，每小格20，表示倾角、倾伏角.3．经线大圆经线大圆是通过球心的一系列走向南北，向东或向西倾斜的平面投影．自南北直径向基圆代表倾角由陡到缓的倾斜平面．4．纬线小圆纬线小圆是一系列不通过球心的东西走向直立平面的投影，它们将南北向直径及经线大圆弧和基圆等分(每小格20)极射赤平投影原理及应用1．平面的投影投影产状l200∠300的平面(图12-5)(1)将透明纸上的指N标记与投影网正N重合，以N为00,在基圆上顺时针数至1200(倾向)得一点D，为平面的倾向[图12-5(A)]。(2)转动透明纸将D点移至东西直径上，由基圆向圆心数300(倾角)得C点，描绘C所在的经线大圆弧[图12-5(B)中之ACB弧]，A，B点的方位角为平面的走向(300或2100)。(3)转动透明纸，使指N标记与网上N重合[图12—5(C)]，ACB大圆弧即为l200∠300平面投影。将透明纸(或透明胶片等)蒙在吴氏网上，描画基圆及‘+’字中心，固定网心,使透明纸能旋转(或固定透明纸旋转网)，然后在透明纸上标出N，E，S，W．极射赤平投影原理及应用2．直线的投影投影产状为3300∠400的直线。(1)使透明纸上指N标记与网上N重合，以N为00，顺时针在基圆上数至3300得A，为直线的倾伏向[图A];(2)把A点转至东西直径上(也可转至南北直径上)，由基圆向圆心数400(倾伏角)得A’点[图B];(3)把透明纸的指N标志转至与网上正N重合，A’即为产状3300∠400直线的投影（图C)。极射赤平投影原理及应用例如，求一产状为900∠400的平面的法线投影[图12—9]。(1)使透明纸上指N标记与网上的N重合，以N为00，顺时针数至900为在东西直径的E点，自E点沿直径向圆内数400得D，点，为平面倾斜线的投影．(2)自D，点继续数900(越过圆心)得P，点，为该平面法线的投影(极点)，也可自圆心向倾向相反方向数400(即与平面垂直的方向)得P，点，为该平面法线的投影[上图B】平面和直线的投影方法，是研究线与线、线与面、面与面相互关系的基础。3．法线的投影指平面法线产状的投影。平面及其法线的投影常互为使用，两者互相垂直，夹角相差900，由于法线的投影是极点，平面的投影是圆弧，所以往往用法线投影代表与其相对应的平面投影。极射赤平投影原理及应用1已知真倾角求视倾角：岩层产状为3000∠400，求在走向3350方向直立剖面上的视倾角．(1)据岩层面产状作其投影弧EHF；(2)在基圆上数方位角至3350得D’点；(3)作D’点与圆心O的联线，交EHF大圆弧H’点。H’点为岩层面与走向3350剖面的交线在下半球的投影，D’H’间的角距即为3350方向剖面上的视倾角。2求两平面交线的产状(图12—11)(1)据巳知两平面的产状，在吴氏网上分别求出其投影大圆弧EHF和JHK，两大圆弧的交点H为两平面交线与下半球面交点的投影。(2)作圆心O与H点的连线交基圆于G点，G点的方位角即两平面交线的倾伏向，GH间的角距则为交线的倾伏角。极射赤平投影原理及应用3．两直线为1200∠360和1800∠200，求所构成平面的产状及两直线间的夹角(图12-12)](1)据已知产状作出两直线的投影点F’、D’。(2)转动透明纸使F’、D’两点位于同一经线大圆弧上，AF‘D’B大圆弧[图12-12(B)]即为两直线所共的平面的投影，用前述方法求出的AF’D’B大圆弧的产状，即两直线所共的面的产状，D”方位是其倾向，D’D”反映的α角是其倾角；(3)将大圆弧转至SN[图12-12(B)]，F’D’间的角矩即为两直线间的夹角。极射赤平投影原理及应用4．已知一平面产状为l500∠650，该面上一直线侧伏向南，侧伏角400，求此直线的倾伏向、倾伏角(图12-13)。(1)依平面产状作出其投影大圆弧，标出平面走向南端所在的点A。(2)将大圆弧转至南北方向，自平面走向南端的A点数经线大圆弧被纬线小圆弧分割的400所在的点C。(3)点C为直线L在倾斜平面上的投影，CB间的角距r为该直线的倾伏角，B点为其倾伏向。极射赤平投影原理及应用所有面状构造都可采用空间平面的投影方法。一切线状构造，都与直线的投影相同。这些面状和线状构造的产状要素，都可以借助于前述赤平投影的作图方法求得。利用这些方法，可以解决以下构造问题：(1)已知岩层产状，求某一方向剖面上的岩层视倾角。(2)已知岩层在两方向剖面上视倾角，求岩层走、倾向和倾角。(3)求断层面与岩层面交迹线的产状。(4)已知断层产状及其上擦痕侧伏，求擦痕的倾伏向、倾伏角。(5)求一对共轭剪节理的交线(即应变椭球体B轴)的产状。三、实习作业1.投影平面24503002.投影直线4206203.投影平面3180260的法线(即极点)。4.投影包含直线2580400及420620的平面的产状。5.已知铁矿层产状为l540400，求下列各方向剖面上的视倾角:800、3300、l900;极射赤平投影原理及应用