Proyecciones Geométricas en Cartografía: Oblicua, Polar y Ecuatorial

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Proyecciones geométricas: escenografía oblicua, polar y ecuatorial

1. Proyección ortográfica

1.1 Demostración general (escenografía oblicua)

Para determinar x e y, en el punto A se utiliza el triángulo esférico (dibujo 1). Las expresiones que utilizamos son:

  1. Teorema del coseno.
  2. Teorema del seno.
  3. Teorema del seno-coseno.

Sustituyendo:

(1) cos Θ = cos(90 − φ)·cos(90 − φ₀) + sen(90 − φ)·sen(90 − φ₀)·cos A → cos Θ = sen φ · sen φ₀ + cos φ · cos φ₀ · cos A.

(2) sen Θ = sen(360° − z) = sen A · sen(90 − φ) → sen Θ · sen z = sen A · cos φ.

(3) sen Θ · cos(360° − z) = cos(90 − φ)·sen(90 − φ₀) − sen(90 − φ)·cos(90 − φ₀)·cos A → sen Θ · cos z = sen φ · cos φ₀ − cos φ · sen φ₀ · cos A.

Dibujamos el punto A en el plano (dibujo 2), donde:

x = GA′ · sen z ; y = GA′ · cos z.

1.2 Determinación de la distancia GA′

Utilizamos el triángulo VGA′ y VqA (dibujo 3):

Vq / GA′ = Vq / gA → (D + R) / GA′ = (D + R·cos α) / (R + sen α)

→ GA′ = ((D + R)·sen α) / ((D/R) + cos α).

1.3 Sustitución de GA′ en x e y

x = ((D + R·sen α · sen z) / ((D/R) + cos α)) ; y = ((D + R·sen α · cos z) / ((D/R) + cos α))

Sustituyendo los desarrollos trigonométricos:

x = ((D + R)·sen α · cos φ) / ((D/R) + sen φ · sen φ₀ + cos φ · cos φ₀ · cos α)

y = ((D + R)·sen φ · sen φ₀ − cos φ · sen φ₀ · cos α) / ((D/R) + sen φ · sen φ₀ + cos φ · cos φ₀ · cos α)

Estas son las expresiones generales.

2. Casos particulares de la proyección ortográfica

2.1 Oblicua

Plano proyector tangente a la superficie en Θ(φ₀, λ₀). El vértice se sitúa sobre el eje de proyección, el meridiano central es recto. No es conforme ni equivalente. El centro de proyección no presenta deformación.

2.2 Polar (φ₀ = 90°)

Con sen φ₀ = 1 y cos φ₀ = 0:

x = (D + R·cos φ · sen α) / ((D/R) + sen φ)

y = ((D + R)·(−cos φ · cos α)) / ((D/R) + sen φ)

Los meridianos son rectos; para circunferencias concéntricas no es conforme ni equivalente. El centro de proyección no presenta deformación.

2.3 Meridiano o ecuador (φ₀ = 0)

Con sen φ₀ = 0 y cos φ₀ = 1:

x = (D + R·cos φ · sen α) / ((D/R) + cos φ · cos α)

y = (D + R·sen φ₀) / ((D/R) + cos φ · cos α)

El meridiano central y el ecuador son rectos; no es conforme ni equivalente y no presenta deformación en el centro de proyección.

3. Proyección estereográfica

3.1 Oblicua (D = R)

x = (2R · sen α · cos φ) / (1 + sen φ · sen φ₀ + cos φ · cos φ₀ · cos α)

y = (2R · sen φ · cos φ₀ − cos φ · sen φ₀ · cos α) / (1 + sen φ · sen φ₀ + cos φ · cos φ₀ · cos α)

Es conforme; el centro de proyección no presenta deformación; el meridiano central se determina para rectas; los paralelos son arcos de circunferencia; no se representa el punto opuesto al centro de proyección.

3.2 Polar (D = R, φ₀ = 90°)

x = (2R · cos φ · sen α) / (1 + sen φ)

y = (−2R · cos φ · cos α) / (1 + sen φ)

Ecuación de los meridianos: y = (−1 / tg α) · x.

Ecuación de los paralelos: x² + y² = (r · R² · cos² φ) / (1 + sen φ)².

Estudio de la deformación (condición de conformidad)

f(φ) = ∂x/∂φ = (−2R · sen α) / (1 + sen φ)

f(α) = ∂y/∂α = (2R · cos α) / (1 + sen φ)

g(φ) = ∂y/∂φ = (2R · cos α) / (1 + sen φ)

g(α) = ∂y/∂α = (2R · cos φ · sen α) / (1 + sen φ)

E′ = f(φ)² + f(α)² = 4R² / (1 + sen φ)²

F′ = f(φ)·f(α) + g(φ)·g(α) = 0

G′ = g(φ)² + g(α)² = (4R² · cos² φ) / (1 + sen φ)²

Los meridianos son rectas; para circunferencias concéntricas es conforme; no presenta deformación en el centro de proyección; la deformación aumenta cerca del polo.

3.3 Ecuatorial (D = R, φ = 0)

x = (2R · cos φ · sen α) / (1 + cos φ · cos α)

y = (2R · sen φ) / (1 + cos φ · cos α)

Es conforme; en el centro de proyección no presenta deformación; el meridiano central y el ecuador son rectas; los meridianos y paralelos restantes son arcos de circunferencia.

4. Proyección gnomónica (o central)

4.1 Oblicua (D = 0)

x = (R · sen α · cos φ) / (sen φ · sen φ₀ + cos φ · cos φ₀ · cos α)

y = (R · (sen φ · cos φ₀ − cos φ · sen φ₀ · cos α)) / (sen φ · sen φ₀ + cos φ · cos φ₀ · cos α)

No es conforme ni equivalente; no presenta deformación en el centro de proyección y aumenta al alejarse de él. Los meridianos son rectas que concurren en un punto; el ecuador es recto y los paralelos son:

  • Parábola si φ = 90° − φ₀
  • Elipse si φ > 90° − φ₀
  • Hipérbola si φ < 90° − φ₀

4.2 Polar (φ₀ = 90°, D = 0)

Partiendo de la oblicua:

x = (R · sen α · cos φ) / sen φ = R · sen α · cot φ

y = (−R · cos φ · cos α) / sen φ = −R · cos α · cot φ

Ecuación de los meridianos: y = x / (tg α · x), es decir, rectas que pasan por el punto de tangencia.

Ecuación de los paralelos: x² + y² = R² · cot² φ.

No es conforme ni equivalente; no presenta deformación en el centro de proyección si se aleja de él. Los meridianos son rectas y los paralelos son circunferencias de separación que aumentan al separarse del centro.

4.3 Meridiana o ecuatorial

(Contenido incompleto en el documento original.)

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