地球概论第一章(1)

1、 地球概论地球概论湖北师范学院城市与环境学院湖北师范学院城市与环境学院授课人：吴乐知授课人：吴乐知第二讲第二讲Chapter 1 地理坐标和天球坐标第一节 球面三角形 基本知识一、球面三角学的基本知识1、球面三角形 球面 球体 小圆 大圆 极第一节 球面三角形基本知识：与一定点等距离的空间的点的轨迹：由球面围成的几何体球面三角形 在球面上，由三条大圆弧围成的几何图形 球面角 边第一节 球面三角形基本知识2、球面三角形正弦公式 球面三角形各边的正弦与其对角的正弦成正比。 如图，第一节 球面三角形基本知识3、球面三角形边的余弦公式 球面三角形一边的余弦等于另二边的余弦的乘 积加上这两边的正弦及其夹

2、角余弦的乘积。 如下图：cosa=cosbxcosc+sinbxsincxcosA cosb=coscxcosa+sincxsinaxcosB cosc=cosaxcosb+sinaxsinbxcosC 第一节 球面三角形基本知识4、球面坐标的一般原理 在球面上确定点的坐标，类似于平面坐标， 需要先布置坐标网。如在下图，首先，选定 一条球的直径PP，作为坐标系的轴。选择不 同的轴线，便构成不同的球面坐标系。 轴 极 基圈 辅圈 原点 第一节 球面三角形基本知识第二节第二节 地理坐标地理坐标Chapter 1 地理坐标和天球坐标主要内容主要内容C 地球上的经纬线地球上的经纬线C 地球上的方向地球

3、上的方向C 经度和纬度经度和纬度C 地理坐标地理坐标C 球面坐标模式球面坐标模式第二节 地理坐标一、地球上的经纬线一、地球上的经纬线 地理定位的需要地理定位的需要q二直线交于一点二直线交于一点q每地点都可看作是特定经线和纬线的交点每地点都可看作是特定经线和纬线的交点 虚拟的、人为的虚拟的、人为的 经线和纬线都是地球上的圆经线和纬线都是地球上的圆q大圆：同一球面上最大的圆，其圆心即为球大圆：同一球面上最大的圆，其圆心即为球心；心；q小圆：大圆以外的圆小圆：大圆以外的圆第二节 地理坐标纬线（圈）纬线（圈）概念概念 特点特点 赤道赤道极极经线经线经圈和经线经圈和经线特点特点本初子午线本初子午线本地子

4、午线本地子午线oNS第二节 地理坐标无数条；无数条；相互平行；相互平行；大小不等大小不等无数条；无数条；交于南北极；交于南北极；大小相等；大小相等；与纬线相互垂直与纬线相互垂直经线和纬线经线和纬线纬线平面垂直于地轴纬线平面垂直于地轴, ,经线平面都通过地轴经线平面都通过地轴第二节 地理坐标英国英国Greenwich天文台天文台,现现为天文博物馆为天文博物馆天文台内展出早期的天文望远镜、天文台内展出早期的天文望远镜、星象图和天文钟等星象图和天文钟等第二节 地理坐标通过通过Greenwich天文台内古老的天文台内古老的天文望远镜观察宇宙天文望远镜观察宇宙脚跨东西半球脚跨东西半球, 即通过即通过Gr

5、eenwich 天文台的本初子午天文台的本初子午线线(0经线经线)。第二节 地理坐标二、地球上的方向（地平）二、地球上的方向（地平）经线代表南北方向经线代表南北方向 北：即沿经线指向北极北：即沿经线指向北极 南：即沿经线指向南极南：即沿经线指向南极2. 2. 纬线代表东西方向纬线代表东西方向 东：顺地球自转的方向东：顺地球自转的方向 西：逆地球自转的方向西：逆地球自转的方向有限的方向；北极是向北的终点，也是向南的起点无限的方向；理论上的亦东亦西-A、B两地互为东西；实际上的非东即西-取、两点间的劣弧判断 第二节 地理坐标3. 地球上的方向与地球自转地球上的方向与地球自转q我国传统上把我国传统上

6、把正午正午太阳所在方向定为正南，太阳所在方向定为正南，而把日出日落的方向视为东西方向；而把日出日落的方向视为东西方向；q东西方向与地球自转相联系；东西方向与地球自转相联系；q在用时针的方向表述地球自转方向时，必须在用时针的方向表述地球自转方向时，必须明确观测者是明确观测者是立足于哪个半球观测地球自转立足于哪个半球观测地球自转的。的。第二节 地理坐标十二支表示地平方向。十二支表示地平方向。其中子午表示南北，卯其中子午表示南北，卯酉表示东西。酉表示东西。地球自转方向地球自转方向向东。向东。在北半球看，呈逆时针在北半球看，呈逆时针方向；在南半球看，呈方向；在南半球看，呈顺时针方向。顺时针方向。第二节

7、 地理坐标4. 地球上点的相互方向的判断q比较南北方向：看该点更靠近、 哪个极q比较东西方向：首先选取二点间的 劣弧，然后看是顺着还是逆着地球 自转方向由一点到达另一点。第二节 地理坐标方向的练习方向的练习判断下二图中，、各位判断下二图中，、各位于点的什么方向？于点的什么方向？ N SBACDEABCDE第二节 地理坐标三、经度和纬度三、经度和纬度（一）纬度（一）纬度() () 一地相对于赤道平一地相对于赤道平 面的南北方向和角度面的南北方向和角度 1. 1. 线面角线面角 本地法线与赤道平面的夹角本地法线与赤道平面的夹角oNSA与本地地面的切平与本地地面的切平面相垂直的线面相垂直的线 第二节

8、 地理坐标2. 2. 度量度量 赤道为起始面赤道为起始面 经线弧的读数经线弧的读数 A：40（）（）3. 3. 方向方向 北纬北纬009090 南纬南纬0090904.4.同一纬线上各地点具有相同的纬度同一纬线上各地点具有相同的纬度 第二节 地理坐标oNSAwhy（二）经度（二）经度( () ) 本地子午面的东西方向和角距离本地子午面的东西方向和角距离 1. 1. 两面角两面角 2. 2. 度量度量 本初子午线为起点本初子午线为起点 赤道弧的读数赤道弧的读数 3. 3. 方向方向 东经东经00180180E E 西经西经00180180W W 第二节 地理坐标oNSA4.4.同一经线各地具相同

9、经度同一经线各地具相同经度5. 5. 地球上东西两半球的界线是地球上东西两半球的界线是2020和和160160，而不是而不是和和180180经线。经线。因为因为经线通过英国、法国、西班牙等国，若以经线通过英国、法国、西班牙等国，若以此为界则使这些国家分属两个半球。此为界则使这些国家分属两个半球。 第二节 地理坐标经度和纬度经度和纬度 纬度是线面角，即本地法线与赤道平面的交角；纬度是线面角，即本地法线与赤道平面的交角； 经度是两面角，即本地子午面与本初子午面的交角。经度是两面角，即本地子午面与本初子午面的交角。第二节 地理坐标（三）经纬度的间隔（三）经纬度的间隔由于经纬线的不等长，造成经纬度的间

10、隔不同。由于经纬线的不等长，造成经纬度的间隔不同。C纬度的间隔是固定的纬度的间隔是固定的因为经线大小等长（大圆），万因为经线大小等长（大圆），万KM/KM/经圈，经圈， 所以每度纬度的间隔为所以每度纬度的间隔为4 4万万KM/360KM/3600 0=111KM/1=111KM/10 0C经度的间隔随纬度的升高而减小经度的间隔随纬度的升高而减小因为纬线大小随纬度升高而减小（大小不等的因为纬线大小随纬度升高而减小（大小不等的圆），所以经度圆），所以经度0 0的间隔在赤道上最长，为的间隔在赤道上最长，为111KM/1111KM/10 0，而向两极逐渐缩短。，而向两极逐渐缩短。第二节 地理坐标第二节

11、 地理坐标经线的间隔随纬度增大而减小经线的间隔随纬度增大而减小第二节 地理坐标在墨卡托投影图上的经纬线。经线互相平行，纬线间隔由赤道向两极增大，以致格陵兰岛比南美洲还大。第二节 地理坐标四、地理坐标（一）概念（一）概念 地理坐标即用经度和纬度来表示某地地理地理坐标即用经度和纬度来表示某地地理位置的方法。位置的方法。 一个地点的经度和纬度即它的地理坐标。一个地点的经度和纬度即它的地理坐标。 如（如（0 0，1 10 0） 科学性、唯一性科学性、唯一性（二）书写格式（二）书写格式 如：北京（如：北京（0 0，116116） 济南（济南（36364242，117117） 两极只写纬度，即两极只写纬度

12、，即和和S S。第二节 地理坐标五、球面坐标模式五、球面坐标模式o基圈基圈度量纬度的起点，经度也度量纬度的起点，经度也是度量它的一段弧是度量它的一段弧 辅圈辅圈垂直于基圈的大圆垂直于基圈的大圆 纬度纬度球面上任一点相对于球面上任一点相对于基圈的方向和角距离基圈的方向和角距离 经度经度球面上任一点所在辅圈相对球面上任一点所在辅圈相对于始圈的方向和角距离于始圈的方向和角距离 始圈：度量经度的起始面始圈：度量经度的起始面原点极极第二节 地理坐标课堂讨论 纬度是一个线面角，其中线为本地法纬度是一个线面角，其中线为本地法线，请问地面法线与该地同地心的连线，请问地面法线与该地同地心的连线有何不同？线有何不

13、同？第二节 地理坐标地球为一地球为一扁球体扁球体地面法线地面法线点同地点同地心的连线心的连线地面法线点同地心的连线地理纬度地理纬度与地心纬度与地心纬度第二节 地理坐标北极赤道面 南 极地心赤道面1(度)15304560759061012106第二节 地理坐标* * * 地理纬度与地心纬度的差值地理纬度与地心纬度的差值, ,以以4545度纬度为最大。度纬度为最大。作业作业如以通过北京（如以通过北京（1161160 0E E）的经线为本初子午线，）的经线为本初子午线，那么，现在的那么，现在的0 00 0经线的经度将是多少？经线的经度将是多少？如以现在的如以现在的1201200 0E E经线为本初子午线，那么，经线为本初子午线，那