解析真北、磁北、坐标北

解析真北、磁北、坐标北解析真北、磁北、坐标北解析真北、磁北、坐标北解析真北、磁北、坐标北编制仅供参考审核批准生效日期地址：电话：传真:邮编:解析真北、磁北、坐标北太阳能是一种清洁的能源，它的应用正在世界范围内快速地增长。利用太阳光发电就是一种使用太阳能的方式，可是目前建一个太阳能发电系统的成本还是较高的，从我国现阶段的太阳能发电成本来看，其花费在太阳电池组件的费用大约为60～70％，因此，为了更加充分有效地利用太阳能，如何选取太阳电池方阵的方位角是一个十分重要的问题。方位角系指自选定的标准方向的北端起顺时针转向选定直线的水平夹角。其大小在0~360°之间。如选定的标准方向为磁北方向，则该方位角为磁方位角，用表示；标准方向为正北方向，即为真方位角，用A表示；标准方向为坐标北向，则为坐标方位角用表示。

三者之间的关系式为:△：磁偏角γ：子午线收敛角G：磁坐偏角（磁北与坐标北夹角）那么何为真北方向、磁北方向、坐标北方向，这就涉及到真北、磁北、坐标北概念。三北方向测量上常用的标准方向有真子午线方向、磁子午线方向和坐标纵轴方向，简称为真北方向、磁北方向和坐标北方向，即三北方向，如图一所示。在总参谋部测绘局测的全国1:1万，1:5万地形图上都标有三北方向。图一真北方向真北(TrueNorth,TN)指地球的北极，即北纬90度或者经圈交汇的地方，又称正北方向，为过地球上一点指向地球地理北极的方向。通过地球表面某点的真子午线的切线方向，成为该点的真子午线方向。真子午线方向指向北极的方向叫真北方向。真北方向是大家看地图或者地球仪上所有经线的起始点。测量真北方向的方法中，经纬仪测量的前提是附近需有国家等级控制点，在没有测量控制点的地方，可选用陀螺经纬仪法、太阳高度法、北极星任意时角法，也可用专门的GPS定位测量仪器测定，如JS6200方位角测量仪。磁北方向磁北是指南针所指示的北，这主要是由于地球的磁场两极与地理上的南北两极不重合，因此指南针指示的北为磁北而非真北，磁北会随着时间而变化。磁北方向极度不精确，一般仅用于旅行坐标北方向坐标北也叫图北、方格北，是指在某张地图上纵向方格线指示的"上"方。也就是所谓的上北下南。在高斯平面直角坐标系中，纵坐标轴所指的方向或与纵坐标轴平行的方向，就是坐标北方向，在测量工作中，当方位角为零时，仪器所指的方向就是坐标北方向。在工程测量和施工中，我国普遍使用的是1954北京或者1980西安的高斯投影平面直角坐标系，目前总图专业用到的北均为坐标北。三北之间关系真北与磁北关系在地球任意一点上的磁北方向与真北方向一般说来都不重合，两者所夹角度称磁偏角△。相对真北方向而言，磁北方向在真北方向东边为正，反之为负。同时由于各种因素对地磁场的影响，所以各地的磁偏角也是不同的。其变化范围常常有几分至几度不等，即使在同一天内的同一地方，也常常会有几分的变化。我国各地磁偏角除新疆、南疆的少数地区为东偏外，其它地区的磁偏角均为负值。我国各大中城市的磁偏角△（2011年值）序号地名磁偏角（D）序号地名磁偏角（D）1齐齐哈尔9°37′（W）27武昌3°10′（W）2哈尔滨9°40′（W）28南昌3°10′（W）3延吉9°26′（W）29沙市2°54′（W）4长春9°03′（W）30台北3°03′（W）5沈阳7°54′（W）31西安2°19′（W）6大连6°47′（W）32福州3°12′（W）7承德6°14′（W）33长沙2°30′（W）8烟台6°01′（W）34赣州2°37′（W）9天津5°29′（W）35兰州1°22′（W）10济南4°40′（W）36厦门2°27′（W）11青岛5°20′（W）37重庆1°34′（W）12保定5°14′（W）38西宁0°49′（W）13大同4°32′（W）39桂林1°39′（W）14徐州4°41′（W）40成都0°58′（W）15太原4°01′（W）41贵阳1°19′（W）16包头3°49′（W）42康定0°41′（W）17北京5°54′（W）43广州1°38′（W）18上海4°32′（W）44昆明0°46′（W）19合肥4°14′（W）45保山0°41′（W）20杭州4°24′（W）46南宁1°04′（W）21安庆3°50′（W）47海口1°17′（W）22洛阳3°38′（W）48拉萨0°23′（E）23温州3°56′（W）49玉门0°12′（E）24南京4°48′（W）50和田2°47′（E）25信阳3°35′（W）51乌鲁木齐3°16′（E）注：表中所列数值是代表2011年数据，今后数年内使用时按不同城市每年增减1′修正，即数据凡偏东（E）者每年增加1′，偏西（W）者每年减少1′。真北与坐标北关系目前工程项目用到的方向均为坐标北方向，而太阳能最大发电量应为组件为真北方向。如何测定真北方向，经查阅书籍发现测定真北方向的方法均为大家不熟悉的天文测量法或陀螺经纬仪测量法，因此想确定真北方向，在日常绘图及施工中还需确定子午线收敛角的大小。子午线收敛角γ是地球椭球体面上一点的真子午线与位于此点所在的投影带的中央子午线之间的夹角,即高斯平面直角坐标系的坐标北向与真北方向的夹角。相对真北方向而已，以真子午线北方向为准，当坐标纵轴线北端位于以东时称东偏，其角值为正；位于以西时称西偏，其角值为负。磁北与坐标北关系通常将磁北方向与坐标北方向的夹角成为磁坐偏角，磁北方向在坐标北向东边磁坐偏角G为正，反之为负。△、γ、G三者之间的关系式为：G=△-γ子午线收敛角的计算方法公式法已知大地坐标（B，L）计算子午线收敛角。中国矿业大学出版社出版的《数字测图原理与方法》第22页有计算子午线收敛角近似公式：γ=(L-LO)×sinB=⊿L×sinB（1）L：大地坐标经度LO：所在6度带（或3度带）中央子午线经度⊿L：为经差，即某点与中央子午线的经度差。γ值可精确至1″。B：大地坐标纬度6度带：是指自零度子午线起每隔的经度数。6度带中央经线经度的计算：当地中央经线经度＝6°×当地带号－3°；我国领土位于东经72°∽136°之间，共包括了11个6°带，即13∽23带例：某点P的大地坐标为：B=18°18′″，L=109°18′″，求P点在6度带第19带中的子午线收敛角。LO=6°×19-3°=111°γ=（109°18′-111°）×sin18°18′″=-0°31′″查表法由平面坐标X,Y计算子午线收敛角，中国矿业大学出版社出版的《矿山测量学》一书90-91页有计算子午线收敛角公式：γ=K×y（2）K：系数，以纵坐标x(以km计)为引数由表一中查取；y：点的横坐标，以km为单位；γ值可精确至1″。注：式中计算时所用的X坐标和Y坐标通常并非当地的平面城市坐标，城市坐标经过投影后一般都会加上某个常数，计算时X坐标和Y坐标应减去相应的常数。例：P点在6度带第19带中的坐标为X=，Y=，求P点在第19带中的子午线收敛角。把坐标换算成km计：X=2026km,Y=3213kmK=+×=(查表1)γ=×(321338-5000)/1000=-0°31′″x/kmK△x/kmK△x/kmK△x/kmK△10085160091310011046001532008517009232001114700157300861800933300114480016240085190095340011649001675008620009535001185000172600862100973600120510017870086220097370012352001848008723009938001255300190900872400100390012954001971000872500102400013155002051100882600103410013456002121200103388270010442001385700222130089280010743001415800230140090290010744001445900240150090300010745001496000248表1：子午线收敛角系数K查表结语综上所述，虽组件朝向真北方向（其余条件一致）时辐照量最大，即发电