空间坐标转化——三维转二维

背景

最近在做项目的时候,遇到一个问题,这个问题的其中一个解决思路中用到了三维坐标转化成二维坐标。经过一段时间的研究,终于想出了解决方法。

预备知识:

  • 空间平面表达式: Ax+By+Cz+d =0
  • 空间直线表达式:(x-x0)/m = (y-y0)/n =(z-z0)/p

问题:已知平面P的表达方程式,直线L1的表达式,要求在平面P上建立一个平面坐标系,将平面P上的任一点转化为二维坐标。
《空间坐标转化——三维转二维》

解决思路

愿意动脑筋的小伙伴看了上面的图应该就有思路了吧。

  1. 首先需要构建一个平面直角坐标系,就以直线L1作为X轴,然后选择直线L1上任意一点O,过点O做垂直直线L1的直线L2,将L2作为平面直角坐标系的Y轴。
  2. 直角坐标系建立好了,可是该怎么求直线L2呢?我们知道的条件就是:直线L2在平面P上,直线L2过点O,并且与直线L1垂直。感觉上有三个关系式,但仔细想想,感觉好像计算不出直线L2的表达式(空间直线方程表达式有6个参数)
  3. 计算L2表达式的方法原理就是:两直线垂直,则两直线的方向向量乘积为0;两直线都在平面P上。
  4. 计算公式推导:
    《空间坐标转化——三维转二维》
    得到两个方程后,发现已经找不到其他关系了,但需要求三个变量,于是,就需要考虑是否是假设条件存在问题。——实际上,我们并不在意求取的C点是在哪里,我们只需要求出直线L2的表达式,所以,我们可以假设C点的X轴坐标为1-Xa 。(这里就有一个前提,该直线不是垂直于空间平面X0Y面,即X不恒等于一个值,如果X轴恒等于一个值,那么还可以假设Y,或Z)。
    于是就转化为了一个二元一次方程,能很容易解出来了。
  5. 接下来就是根据点到直线的距离公式,可以计算出第一象限内的所有点坐标,至于其他几个象限的坐标计算方式,留给聪明的你解决。
    原文作者:kavstall
    原文地址: https://blog.csdn.net/kavstall/article/details/84193778
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