第一节-地理坐标课件

第一节第一节 地理坐标地理坐标内容重点：内容重点：内容重点：内容重点：一、地球形状一、地球形状一、地球形状一、地球形状二、地理坐标二、地理坐标二、地理坐标二、地理坐标1地球形状地球形状1.1.地球自然形状地球自然形状地球自然形状地球自然形状珠穆朗玛峰珠穆朗玛峰 8 848 m8 848 m马里亚那海沟马里亚那海沟 11 025 m11 025 m2人造地球卫星资料推出的地球形状人造地球卫星资料推出的地球形状根据人造地球卫星的轨道参数根据人造地球卫星的轨道参数资料推算出地球形状。资料推算出地球形状。它既不是球，它既不是球，也不是一个旋转椭球，也不是一个旋转椭球，而是一个梨状体。而是一个梨状体。北极位于梨柄处，而南极位于梨底北极位于梨柄处，而南极位于梨底。假定以赤道海平面到地心为半假定以赤道海平面到地心为半径作一圆，则北极海面高出此径作一圆，则北极海面高出此圆圆16m，而南极海面低于此圆，而南极海面低于此圆27m。32.2.大地球体大地球体大地球体大地球体(1)(1)大地水准面大地水准面大地水准面大地水准面(geoid)(geoid)是设想的一个与平均海面相吻合的水准面，并将其是设想的一个与平均海面相吻合的水准面，并将其是设想的一个与平均海面相吻合的水准面，并将其是设想的一个与平均海面相吻合的水准面，并将其向陆地延伸，且保持该延伸面始终与当地的铅垂线向陆地延伸，且保持该延伸面始终与当地的铅垂线向陆地延伸，且保持该延伸面始终与当地的铅垂线向陆地延伸，且保持该延伸面始终与当地的铅垂线相垂直，这样所形成的连续不断的、光滑的闭合水相垂直，这样所形成的连续不断的、光滑的闭合水相垂直，这样所形成的连续不断的、光滑的闭合水相垂直，这样所形成的连续不断的、光滑的闭合水准面，叫做大地水准面。准面，叫做大地水准面。准面，叫做大地水准面。准面，叫做大地水准面。(2)(2)大地球体大地球体大地球体大地球体由大地水准面所包围的几何体叫做大地球体。由大地水准面所包围的几何体叫做大地球体。由大地水准面所包围的几何体叫做大地球体。由大地水准面所包围的几何体叫做大地球体。4是否可以用大地球体来进行航海研究哪？是否可以用大地球体来进行航海研究哪？是否可以用大地球体来进行航海研究哪？是否可以用大地球体来进行航海研究哪？由于地球内部物质分布不均匀及地球表面起伏的影响，由于地球内部物质分布不均匀及地球表面起伏的影响，由于地球内部物质分布不均匀及地球表面起伏的影响，由于地球内部物质分布不均匀及地球表面起伏的影响，大地球体依然是大地球体依然是大地球体依然是大地球体依然是不规则的几何体不规则的几何体。显然显然显然显然,不能将大地球体作为航海研究的不能将大地球体作为航海研究的不能将大地球体作为航海研究的不能将大地球体作为航海研究的数学实体。数学实体。数学实体。数学实体。航海上，在不同场合，可根据不同的精度要求，航海上，在不同场合，可根据不同的精度要求，航海上，在不同场合，可根据不同的精度要求，航海上，在不同场合，可根据不同的精度要求，将大地球体看作不同的近似体。将大地球体看作不同的近似体。将大地球体看作不同的近似体。将大地球体看作不同的近似体。53.3.大地球体的近似体大地球体的近似体大地球体的近似体大地球体的近似体(1)第一近似体第一近似体-地球圆球体地球圆球体(2)第二近似体第二近似体-地球椭圆体地球椭圆体6大地球体第一近似体大地球体第一近似体大地球体第一近似体大地球体第一近似体-地球圆球体地球圆球体地球圆球体地球圆球体航海上为了计算上的简便，在精度要求不高的情况下采用。航海上为了计算上的简便，在精度要求不高的情况下采用。航海上为了计算上的简便，在精度要求不高的情况下采用。航海上为了计算上的简便，在精度要求不高的情况下采用。根据航海上常用的距离单位根据航海上常用的距离单位根据航海上常用的距离单位根据航海上常用的距离单位(海里海里海里海里/n mile)/n mile)的定义，的定义，的定义，的定义，可推算地球圆球体半径可推算地球圆球体半径可推算地球圆球体半径可推算地球圆球体半径R R为：为：为：为：7大地球体第二近似体大地球体第二近似体大地球体第二近似体大地球体第二近似体-地球椭圆体地球椭圆体地球椭圆体地球椭圆体在大地测量学、海图学和需要较为准确的航海计算时采用。在大地测量学、海图学和需要较为准确的航海计算时采用。在大地测量学、海图学和需要较为准确的航海计算时采用。在大地测量学、海图学和需要较为准确的航海计算时采用。地球椭圆体即旋转椭圆体。地球椭圆体即旋转椭圆体。地球椭圆体即旋转椭圆体。地球椭圆体即旋转椭圆体。它是由椭圆它是由椭圆它是由椭圆它是由椭圆P PNNQPQPS SQQ 绕其绕其绕其绕其短轴短轴短轴短轴P PNNP PS S旋转而成的几何体。旋转而成的几何体。旋转而成的几何体。旋转而成的几何体。a-a-椭圆椭圆椭圆椭圆PNQPSQPNQPSQ 长半轴长半轴长半轴长半轴b-b-椭圆椭圆椭圆椭圆PNQPSQPNQPSQ 短半轴短半轴短半轴短半轴8表示地球椭圆体的相关参数：表示地球椭圆体的相关参数：表示地球椭圆体的相关参数：表示地球椭圆体的相关参数：长半轴长半轴长半轴长半轴a a短半轴短半轴短半轴短半轴b b扁率扁率扁率扁率c c：表示椭圆体扁的程度。表示椭圆体扁的程度。表示椭圆体扁的程度。表示椭圆体扁的程度。当当当当a=ba=b时，显然椭圆体就成为圆球体；时，显然椭圆体就成为圆球体；时，显然椭圆体就成为圆球体；时，显然椭圆体就成为圆球体；c c值愈大，椭球体愈扁。值愈大，椭球体愈扁。值愈大，椭球体愈扁。值愈大，椭球体愈扁。9偏心率偏心率偏心率偏心率e e：是子午圈椭圆的焦点离中心的距离与椭圆长是子午圈椭圆的焦点离中心的距离与椭圆长是子午圈椭圆的焦点离中心的距离与椭圆长是子午圈椭圆的焦点离中心的距离与椭圆长(短短短短)半径的比值，反映了椭圆扁平的程度。半径的比值，反映了椭圆扁平的程度。半径的比值，反映了椭圆扁平的程度。半径的比值，反映了椭圆扁平的程度。偏心率愈大，椭球体愈扁。偏心率愈大，椭球体愈扁。偏心率愈大，椭球体愈扁。偏心率愈大，椭球体愈扁。10我国采用的地球椭圆体参数我国采用的地球椭圆体参数19521952年以前，采用白塞尔地球椭圆体参数；年以前，采用白塞尔地球椭圆体参数；年以前，采用白塞尔地球椭圆体参数；年以前，采用白塞尔地球椭圆体参数；19531953年起，改用原苏联克拉索夫斯基地球椭圆体参数；年起，改用原苏联克拉索夫斯基地球椭圆体参数；年起，改用原苏联克拉索夫斯基地球椭圆体参数；年起，改用原苏联克拉索夫斯基地球椭圆体参数；现在准备逐步采用现在准备逐步采用现在准备逐步采用现在准备逐步采用IUGG(International Union of IUGG(International Union of Geodesy and Geophysics Geodesy and Geophysics 国际大地测量学与地球国际大地测量学与地球国际大地测量学与地球国际大地测量学与地球物理学联合会物理学联合会物理学联合会物理学联合会)1975)1975年推荐的地球椭圆体参数。年推荐的地球椭圆体参数。年推荐的地球椭圆体参数。年推荐的地球椭圆体参数。11二、地理坐标二、地理坐标二、地理坐标二、地理坐标地理坐标是建立在地理坐标是建立在地理坐标是建立在地理坐标是建立在 地球椭圆体地球椭圆体 表面上的。表面上的。表面上的。表面上的。u地球上的基本地球上的基本地球上的基本地球上的基本点、线、圈点、线、圈点、线、圈点、线、圈u地理坐标地理坐标-地理经度地理经度和和地理纬度地理纬度u纬差与经差纬差与经差121.地球上的基本点、圈、线地球上的基本点、圈、线(1)(1)点点点点北极北极(PN)：椭圆短轴即地球的自转轴椭圆短轴即地球的自转轴地轴地轴(PNPS)；地轴与地球表面的两个交点是地极，在北半球的地轴与地球表面的两个交点是地极，在北半球的称为北极称为北极(PN)。南极南极(PS)：在南半球的称为南极：在南半球的称为南极(PS)。椭圆体中心椭圆体中心(O)：地轴与赤道平面的交点。：地轴与赤道平面的交点。13(2)圈圈赤道赤道纬度圈纬度圈子午圈子午圈14赤道赤道赤道赤道(Equator)(Equator)l地球球心且与地轴垂直的平面地球球心且与地轴垂直的平面称为称为赤道平面赤道平面。l赤道平面与地表面相交的截痕赤道平面与地表面相交的截痕称为称为赤道赤道。15纬度圈纬度圈纬度圈纬度圈(Parallel of latitude)(Parallel of latitude)与赤道平面平行的平面与赤道平面平行的平面 与与 地球椭圆体表面相交的截地球椭圆体表面相交的截痕是一个小圆称为痕是一个小圆称为纬度圈纬度圈。赤道赤道(QQ)，它将地球分为南、北两个半球；，它将地球分为南、北两个半球；16子午圈子午圈子午圈子午圈(Meridian)(Meridian)通过地轴的任何一个平面是通过地轴的任何一个平面是子午圈平面子午圈平面。它与地表面相交的截痕是个椭圆称为它与地表面相交的截痕是个椭圆称为子午圈子午圈。17(3)(3)线线线线经线或子午线经线或子午线(Meridian line)由北半球到南半球的半个子午圈。由北半球到南半球的半个子午圈。格林子午线或格林经线格林子午线或格林经线(Greenwich meridian)通过英国伦敦格林尼治通过英国伦敦格林尼治天文台子午仪的子午线。天文台子午仪的子午线。182.2.地理坐标地理坐标地理坐标地理坐标地理坐标系地理坐标系地理坐标系地理坐标系地理纬度地理纬度地理经度地理经度19地理坐标的坐标系地理坐标的坐标系地理坐标的坐标系地理坐标的坐标系20地理纬度地理纬度地理纬度地理纬度(Geographical latitude)(Geographical latitude)地面某点的地理纬度地面某点的地理纬度简称纬度。简称纬度。它是该点地球椭圆子午线它是该点地球椭圆子午线上的法线与赤道面的夹角上的法线与赤道面的夹角。航海上用航海上用 或或Lat表示。表示。21地理纬度的度量方法地理纬度的度量方法地理纬度的度量方法地理纬度的度量方法自赤道起算，向北或向南度量自赤道起算，向北或向南度量到该点所在纬度圈，由到该点所在纬度圈，由0 到到90 计量。计量。向北度量的称为北纬，用向北度量的称为北纬，用N标示标示向南度量的称为南纬，用向南度量的称为南纬，用S标示标示表示方法表示方法表示方法表示方法.如：北京的纬度为如：北京的纬度为如：北京的纬度为如：北京的纬度为 3939 5454 .4N4N22地理经度地理经度地理经度地理经度(Geographical longitude)(Geographical longitude)地面某点的地理经度地面某点的地理经度简称经度。简称经度。它是格林经线与该点子它是格林经线与该点子午线在赤道上所夹的劣午线在赤道上所夹的劣弧长。弧长。航海上用航海上用 或或Long表示。表示。23地理经度的度量方法地理经度的度量方法地理经度的度量方法地理经度的度量方法自格林子午线起算，向东或向西度量到该点子午线，自格林子午线起算，向东或向西度量到该点子午线，由由0 到到180 计量。计量。向东度量的称为东经，用向东度量的称为东经，用E标示；标示；向西度量的称为西经，用向西度量的称为西经，用W标示；标示；表示方法表示方法表示方法表示方法.例如：北京的经度为：例如：北京的经度为：例如：北京的经度为：例如：北京的经度为：243.纬差与经差纬差与经差纬差纬差D 经差经差D 25(1)(1)纬差纬差纬差纬差(Difference of Latitude)(Difference of Latitude)定义定义定义定义两地纬度之代数差，用两地纬度之代数差，用两地纬度之代数差，用两地纬度之代数差，用D D 表示。表示。表示。表示。计算公式计算公式计算公式计算公式D D =2 21 1式中：式中：式中：式中：1 1起始点纬度；起始点纬度；起始点纬度；起始点纬度；2 2到达点纬度；到达点纬度；到达点纬度；到达点纬度；26计算时的注意事项：计算时的注意事项：计算时的注意事项：计算时的注意事项：代入时代入时代入时代入时北纬取正值北纬取正值()；代入时代入时南纬取负值南纬取负值(-)；求得的求得的求得的求得的纬差为正值，表示北纬差纬差为正值，表示北纬差纬差为正值，表示北纬差纬差为正值，表示北纬差，即表示到达点，即表示到达点，即表示到达点，即表示到达点位于起算点之北，或表示船舶向北航行；位于起算点之北，或表示船舶向北航行；位于起算点之北，或表示船舶向北航行；位于起算点之北，或表示船舶向北航行；求得的求得的求得的求得的纬差为负值，表示南纬差纬差为负值，表示南纬差纬差为负值，表示南纬差纬差为负值，表示南纬差，即表示到达点，即表示到达点，即表示到达点，即表示到达点位于起算点之南，或表示船舶向南航行。位于起算点之南，或表示船舶向南航行。位于起算点之南，或表示船舶向南航行。位于起算点之南，或表示船舶向南航行。27举例举例举例举例1 1某船由某船由某船由某船由(32(32 2626 NN，122122 0606 W)W)航行至航行至航行至航行至(45(45 1 14 4 NN，9696 0404 W)W)，求两地间纬差。求两地间纬差。求两地间纬差。求两地间纬差。2 452 45 1 14 4 N(+)N(+)-)-)1 321 32 2626 N(+)N(+)D D 12 12 4848 N(+)N(+)28(2)(2)经差经差经差经差(Difference of longitude)(Difference of longitude)定义定义定义定义两地经度之代数差，用两地经度之代数差，用两地经度之代数差，用两地经度之代数差，用D D 表示。表示。表示。表示。计算公式计算公式计算公式计算公式D D =2 21 1式中：式中：式中：式中：1 1起始点经度；起始点经度；起始点经度；起始点经度；2 2到达点经度；到达点经度；到达点经度；到达点经度；29计算时的注意事项：计算时的注意事项：计算时的注意事项：计算时的注意事项：代入时代入时东经取正值东经取正值()；代入时代入时西经取负值西经取负值()。求得的求得的经差为正值，表示东经差经差为正值，表示东经差，即表示到达点，即表示到达点位于起算点之东，或表示船舶向东航行；位于起算点之东，或表示船舶向东航行；求得的求得的经差为负值，表示西经差经差为负值，表示西经差，即表示到达点，即表示到达点位于起算点之西，或表示船舶向西航行。位于起算点之西，或表示船舶向西航行。经差的绝对值不应大于经差的绝对值不应大于经差的绝对值不应大于经差的绝对值不应大于180180 。否则，应由否则，应由否则，应由否则，应由360360 减去该绝对值，并改变符号。减去该绝对值，并改变符号。减去该绝对值，并改变符号。减去该绝对值，并改变符号。30举例举例举例举例2 2某船由某船由某船由某船由(24(24 3838 S S，150150 4242 E)E)航行至航行至航行至航行至(12(12 4 44 4 NN，176176 1212 W)W)，求两地间经差。求两地间经差。求两地间经差。求两地间经差。2 2 176 176 1212 W (-)W (-)-)-)1 1 150 150 4242 E (+)E (+)D D 326 326 5454 W(-)W(-)360360 -326-326 5454 =33=33 0606 E E31举例举例举例举例3 3某船出发点某船出发点某船出发点某船出发点(29(29 0707 .3N.3N，113113 1313 .0.0E)E)，纬差，纬差，纬差，纬差1010 0000 .7.7S S，经差经差经差经差6868 5151 .9.9E E，求到达点的纬度和经度。，求到达点的纬度和经度。，求到达点的纬度和经度。，求到达点的纬度和经度。1 1 29 29 0707 .3.3N(+)N(+)+)D+)D 10 10 0000 .7.7S(-S(-)2 2 19 19 0606 .6.6N(+)N(+)1 1 113 113 1313 .0.0E(+)E(+)+)D+)D 68 68 5151 .9.9E(+)E(+)2 2 182 182 0404 .9.9E(+)E(+)360360 -182182 0404 .9.9=177=177 5555 .1.1 WW32举例举例举例举例4(4(思考思考思考思考)某船到达点某船到达点某船到达点某船到达点(47(47 5454 .3S.3S，132132 1717 .1W.1W)，纬差，纬差，纬差，纬差1 1 0606 .1.1NN，经差经差经差经差1111 0000 .3.3WW，求出发点的纬度和经度。，求出发点的纬度和经度。，求出发点的纬度和经度。，求出发点的纬度和经度。2 2 47 47 5454 .3.3S(-)S(-)-)D-)D 1 1 0606 .1.1N(+)N(+)1 1 49 49 0000 .6.6S(-)S(-)2 2 132 132 1717 .1.1W(-)W(-)-)D-)D 11 11 0000 .3.3W(-)W(-)1 1 121 121 1616 .8.8W(-)W(-)33