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地理坐標是用緯度經度表示地面點位置的球面坐標。地理坐標系以地軸為極軸,所有通過地球南北極的平面均稱為子午面。地理坐標,就是用經緯度表示地面點位的球面坐標。在大地測量學中,對於地理坐標系統中的經緯度有三種提法:天文經緯度大地經緯度地心經緯度[1]

中文名:地理坐標

外文名:Geographic Coordinates

適用學科:大地測量學

應用領域:測繪科學與技術

組成要素:緯度,經度

釋 義:用經緯度表示地面點位的球面坐標

目錄

定義

子午面地球橢球面的交線,稱為經線或子午線。國際上統一規定以通過英國倫敦格林威治天文台的經線為起始經線(0°),也叫本初子午線。從起始經線開始,向東、西各以180°計算,向東稱東經,向西稱西經。所有通過地軸的平面,都和地球表面相交而成為(橢)圓,這就是經線圈,每個經線圈都包括兩條相差180度的經線。所有經線都在兩極交會,呈南北方向,長度也彼此相等。經差1°在赤道上的緯線長約111km 。

所有垂直於地軸的平面與地球橢球面的交線,稱為緯線赤道緯度,赤道以北為北緯,以南為南緯,向北向南各分90°。緯度不同的緯線長度不相等。經差1°的緯線弧長為111cosB(km),式中B為緯度 [2]

經緯線相互交織構成經緯網,以經度、緯度表示地面上點的位置的球面坐標稱為地理坐標。例如:我國首都北京位於北緯40度和東經116度的交點附近,昆明位於北緯25度和東經103度的交點附近。

由地球橢球體上任一點引一垂直於該點地平線的直線,其與赤道面相交所構成的夾角稱為地理緯度。任一點所在經線圈與起始經線圈間的夾角稱為該點的地理經度。地球上或地圖上的點位表示為M(L,B)。在地圖上以內圖廓經緯網(或分度帶)形式表示。在大於1∶10萬地形圖上,地理坐標網以圖廓形式表現,圖廓四角註記經緯度數值,內外圖廓間繪有分度帶。在小比例尺地圖上和小於1∶20萬地形圖上,一般都直接繪有地理坐標網,並注有相應的經緯度數值,以此確定地區或地面點的地理位置。

分類

地理坐標分為天文坐標系大地坐標系地心坐標系

(1)天文坐標系

天文坐標系是以鉛垂線為基準、以大地水準面為基準面建立的坐標系,它以天文經緯度(λ,ψ)表示地面點在大地水準面上的位置,其中天文經度λ觀測點天頂子午面格林尼治天頂子午面間的二面角,地球上定義為本初子午面觀測點之間的二面角;天文緯度ψ定義為鉛垂線與赤道平面間的夾角。

(2)大地坐標系

大地坐標系是以橢球面法線為基準線,以參考橢球面為基準面建立的坐標系,它以大地坐標(L,B,h)表示地面點在參考橢球面上的位置,其中大地經度L為參考橢球面上某點的大地子午面與本初子午面間的二面角,大地緯度B為參考橢球面上某點的法線與赤道平面的夾角,北緯為正,南緯為負;為h為大地高,即從觀測點沿橢球法線方向到橢球面的距離 。我國常用坐標係為1954北京坐標系、1980國家大地坐標系以及2000國家大地坐標系(CGCS2000)。

(3)地心坐標系

地心坐標系是地固坐標系的一種,是指以總地球橢球為基準、原點與質心重合的坐標系,它與地球體固連在一起,與地球同步運動。[3] 它以(L,B)來表示點的位置,其中L為地心經度,與大地經度一致;B為地心緯度,指參考橢球面上觀測點與橢球質心或中心連線與赤道面之間的夾角。

應用

隨着高科技的發展,人們對確定空中目標位置的準確性提出了更高的要求,例如雷達監測目標位置的地理坐標已經廣泛應用於各種科技領域。然而在實際應用中,針對不同的設計計算需求,結合各種坐標系的特點,必須對地理坐標進行轉換,以便於利用和進行輔助決策。例如,在大地測量學中,常用天文經緯度定義地理坐標;地圖學中以大地經緯度定義地理坐標,而在地圖學研究及地圖學的小比例尺製圖中,通常將橢球體當成正球體,採用地心經緯度。

視頻

地理坐標的建立

參考文獻

  1. [朱良 韓雪培.新編地圖學教程:高等教育出版社,2008.4]
  2. [王光霞.地圖設計與編繪:測繪出版社,2011年]
  3. [孔祥元,郭際明,劉宗泉.大地測量學基礎:武漢大學出版社,2016年]