地球形状和地理坐标

1、地球形状和地理坐标1第1页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室2第一章 坐标、方向和距离地球形状1.地球自然形状珠穆朗玛峰 8 848 m马里亚那海沟 11 025 m第2页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室3第一章 坐标、方向和距离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资料推算出地球形状，它既不是球，也不是一个旋转椭球，而是一个梨状体，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径作一圆，则北极海面高出此圆16m，而南极海面低于此圆27m。第3页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期

2、二航海教研室4第一章 坐标、方向和距离地球自然表面是一个崎岖不平、非常复杂的不规则曲面，难以用数学公式加以描述，无法在此基础上研究航海的基本问题。航海上所研究的地球形状，并不是指地球自然表面的形状，而是指大地球体的形状。第4页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室5第一章 坐标、方向和距离2.大地球体(1)大地水准面(geoid)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。(2)大地球体由大地水准面所包围的几何体叫做大地球体。第5页，共34页，2022年，5

3、月20日，10点56分，星期二航海教研室6第一章 坐标、方向和距离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，大地球体依然是不规则的几何体。显然,不能将大地球体作为航海研究的数学实体。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。第6页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室7第一章 坐标、方向和距离3.大地球体的近似体(1)第一近似体-地球圆球体(2)第二近似体-地球椭圆体第7页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室8第一章 坐标、方向和距离大地球体第一近似体-地球圆球体航海

4、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(海里/n mile)的定义，可推算地球圆球体半径R为： 第8页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室9第一章 坐标、方向和距离大地球体第二近似体-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。地球椭圆体即旋转椭圆体。它是由椭圆PNQPSQ绕其短轴PNPS旋转而成的几何体。 a-椭圆PNQPSQ长半轴b-椭圆PNQPSQ短半轴第9页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室10第一章 坐标、方向和距离表示地球椭圆体的相关参数：长半轴a短半轴b扁率c：表示椭

5、圆体扁的程度。当a=b时，显然椭圆体就成为圆球体；c值愈大，椭球体愈扁。第10页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室11第一章 坐标、方向和距离偏心率e：是子午圈椭圆的焦点离中心的距离与椭圆长(短)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。第11页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室12第一章 坐标、方向和距离我国采用的地球椭圆体参数1952年以前，采用白塞尔地球椭圆体参数；1953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IUGG (International Union of Geodesy an

6、d Geophysics 国际大地测量学与地球物理学联合会)1975年推荐的地球椭圆体参数。第12页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室13第一章 坐标、方向和距离二、地理坐标地理坐标是建立在地球椭圆体表面上的。 地球上的基本点、线、圈地理坐标地理经度和地理纬度纬差与经差第13页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室14第一章 坐标、方向和距离1.地球上的基本点、线、圈(1)点北极(PN)：椭圆短轴即地球的自转轴地轴(PNPS)；地轴与地球表面的两个交点是地极，在北半球的称为北极(PN)。南极(PS)：在南半球的称为南极(PS)。椭圆体

7、中心(O)：地轴与赤道平面的交点。第14页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室15第一章 坐标、方向和距离(2)圈赤道纬度圈子午圈第15页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室16第一章 坐标、方向和距离赤道(Equator)通过地球球心且与地轴垂直的平面称为赤道平面。赤道平面与地表面相交的截痕称为赤道, ，它将地球 分为南、北两个半球；第16页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室17第一章 坐标、方向和距离纬度圈(Parallel of latitude)与赤道平行的平面称为纬度圈平面。纬度圈平面与地球椭

8、圆体面相交的截痕为圆，称为纬度圈。第17页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室18第一章 坐标、方向和距离子午圈(Meridian)通过地轴的任何一个平面是子午圈平面.它与地表面相交的截痕是个椭圆，称为子午圈。第18页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室19第一章 坐标、方向和距离(3)线经线或子午线(Meridian line) ：由北半球到南半球的半个子午圈。格林子午线或格林经线(Greenwich meridian)：通过英国伦敦格林尼治天文台子午仪的子午线。 第19页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海

9、教研室20第一章 坐标、方向和距离2.地理坐标地理坐标系地理纬度地理经度第20页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室21第一章 坐标、方向和距离地理坐标的坐标系第21页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室22第一章 坐标、方向和距离地理纬度(Geographical latitude)地面某点的地理纬度简称纬度，它是该点地球椭圆子午线上的法线与赤道面的夹角。航海上用或Lat表示。第22页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室23第一章 坐标、方向和距离地理纬度的度量方法自赤道起算，向北或向南度量到该点所在纬

10、度圈，由0到90计量。向北度量的称为北纬，用N标示向南度量的称为南纬，用S标示表示方法.如：北京的纬度为 3954.4N第23页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室24第一章 坐标、方向和距离地理经度(Geographical longitude)地面某点的地理经度简称经度，它是格林经线与该点子午线在赤道上所夹的劣弧长。 航海上用或Long表示。第24页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室25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，由0到180 计量。向东度量的称为东经，用E标示；向西度量的称为西经，用W标示；

11、表示方法.例如：北京的经度为：第25页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室26第一章 坐标、方向和距离3.纬差与经差纬差D经差D第26页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室27第一章 坐标、方向和距离(1)纬差(Difference of Latitude)定义两地纬度之代数差，用D表示。计算公式D=21式中：1起始点纬度；2到达点纬度； 第27页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室28第一章 坐标、方向和距离计算时的注意事项：代入时北纬取正值()；代入时南纬取负值( - )；求得的纬差为正值，表示北纬差

12、，即表示到达点位于起算点之北，或表示船舶向北航行；求得的纬差为负值，表示南纬差，即表示到达点位于起算点之南，或表示船舶向南航行。第28页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室29第一章 坐标、方向和距离举例1某船由(3226N，12206W)航行至(4514N，9604W)，求两地间纬差。 2 4514N(+) -) 1 3226N(+) D 1248N(+) 第29页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室30第一章 坐标、方向和距离(2)经差(Difference of longitude)定义两地经度之代数差，用D表示。计算公式D=2

13、1式中：1起始点经度；2到达点经度； 第30页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室31第一章 坐标、方向和距离计算时的注意事项：代入时东经取正值()；代入时西经取负值()。求得的经差为正值，表示东经差，即表示到达点位于起算点之东，或表示船舶向东航行；求得的经差为负值，表示西经差，即表示到达点位于起算点之西，或表示船舶向西航行。经差的绝对值不应大于180。否则，应由360减去该绝对值，并改变符号。 第31页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室32第一章 坐标、方向和距离举例2某船由(2438S，15042E)航行至(1244N，17612W)，求两地间经差。 2 17612W (-)-) 1 15042E (+) D 32654W (-) 360- 32654 =3306E第32页，共34页，2022年，5月20日，10点56分，星期二航海教研室33第一章 坐标、方向和距离举例3某船出发点(2907.3N，11313.0E)，纬差1000.7S，经差6851.9E，求到达点的纬度和经度。 1 2907.3N(+) +) D 1000.7S( -) 2 1906.6N(+) 1 11313.0E(+) +) D 6851.9E(+) 2 18204.9E(+) 360- 18204.9=17755.1 W第33页，共34页，