根据投影面的相对位置,平面可分为三类:
1. 平行投影
当投影面与平面平行时,称为平行投影。投影线与平面平行,投影得到的图像为平面平移。平行投影的特点是:
相似性:投影图像与原平面相似,比例相等。
线段平行:平行线在投影中仍保持平行。
无立体感:投影图像无立体效果。
2. 正交投影
当投影面垂直于平面时,称为正交投影。投影线垂直于平面,投影图像称为正视图。正交投影的特点是:
正交:投影线垂直于平面,投影图像垂直于投影表面。
精确度:投影图像真实地反映了原平面的形状和大小。
立体感:正视图可以显示平面的空间位置信息。
3. 斜投影
当投影表面与平面不平行或垂直时,称为斜投影。投影线向平面倾斜,投影图像称为斜视图。斜投影的特点是:
既有平面投影,又有立体感:斜视图既能反映平面的形状和尺寸,又能反映平面的空间位置。
图像失真:斜投影图像会发生一定的失真,形状和尺寸与原平面不同。
在工程绘图中,平行投影主要用于绘制平面图,正交投影用于绘制立面图和剖面图,斜投影用于绘制透视图。平面根据投影表面的相对位置进行选择,这取决于不同的需要和目的。
平面投影的相对位置和倾角
平面投影是指将三维空间中平面上的点投影到另一个平面上。投影平面的相对位置决定了投影的类型和倾角。
正投影
当投影平面垂直于投影轴时,称为正投影。此时,投影表面上的点与原平面上的点一一对应,投影线垂直于投影轴。投影倾角为 0°。
斜投影
当投影平面与投影轴倾斜时,称为倾斜投影。投影线与投影轴呈锐角或钝角。投影倾角是投影平面与投影轴之间的夹角。
透视图投影
当投影平面与投影轴不垂直或不平行时,称为透视投影。投影线与投影轴形成不同的角度。投影倾角是投影平面与投影轴垂直面之间的角度。
例:
给定三维空间中的三个平面:
平面 A:通过点 (1, 0, 0)、(0, 1, 0) 和 (0, 0, 1)
平面 B:通过点 (1, 1, 0)、(0, 1, 1) 和 (1, 0, 1)
平面 C:通过点 (0, 0, 0)、(1, 0, 1) 和 (0, 1, 1)
投影这些平面到投影平面 P,法线的方向是 (1, 1, 1):
| 平行面 | 倾角 |
|---|---|
| 平面 A | 0° |
| 平面 B | 45° |
| 平面 C | 35.3° |
根据其与投影面的关系,平面可分为正投影面和斜投影面:
正投影面
当投影方向垂直于投影面时,投影面称为正投影面。
正投影表面的投影与物体的形状和大小一致。
例如:正视图、俯视图、侧视图等。
斜投影面
当投影方向不垂直于投影面时,投影面称为斜投影面。
斜投影表面的投影可能会扭曲,形状和大小与物体不同。
斜投影表面通常用于显示物体的三维效果。
斜投影表面可分为三种类型:
等轴侧投影:投影方向等于三个坐标轴夹角,物体投影的比例均衡。
异轴侧投影:投影方向与三个坐标轴夹角不同,物体投影的比例不平衡。
透视投影:投影方向与物体表面不平行,物体投影的比例和形状随投影表面的距离而变化。
根据投影面与物体之间的位置,投影面也可以分为
第一角投影:投影面与观察者之间的物体投影。
第三角投影:投影面夹在物体和观察者之间。
不同类型的投影表面和投影方法可用于不同的目的,如工程制图、设计展示、视觉效果等。
根据投影面的相对位置,平面可分为以下类型:
平行平面:两个平面不交也不平行,保持相同的距离。投影面与平行平面之间的投影线垂直于平行平面。
相交平面:两个平面相交,形成一条直线。投影面与相交平面的投影线平行于相交线。
相切平面:两个平面相交,但只接触一个点。投影面和相切平面的投影线通过相切点。
异面平面:两个平面完全不在同一个空间,既不平行也不相交。投影面和异面平面的投影线的任何方向。
平行于投影表面的平面:平面与投影表面平行,保持相同的距离。投影表面与平行于投影表面的平面的投影线是无限的直线。
垂直于投影面的平面:平面垂直于投影面,形成直角。投影面和垂直于投影面的投影线是两相垂直的直线段。
平面在工程设计、几何和物理领域具有重要意义。这些不同类型的平面有助于描述空间中的物体、结构和运动。例如,在建筑中,平行平面和交叉平面可以用来设计房间和其他形状;在几何中,异面平面可以用来解释多面体的性质。