1、航海教研室版权所有,第一篇 基础知识,1 地球形状 2 地面方向 3 地理坐标 4 大地坐标系简介,1.1 地球形状与地理坐标,1 地球形状,一、大地球体二、大地球体的近似体三、高度差,END,一、大地球体,1）大地水准面 假想的、与平均海面相吻合的、处处与当地的铅垂线垂直的包围地球的光滑闭合面，叫做大地水准面。 2）大地球体地球形状 由大地水准面所包围的几何体。 特征：大地球体是不规则的几何体,END,二、大地球体的近似体,1）第一近似体 地球圆球体为了计算简便，在精度要求不高的情况下采用。 2）第二近似体 地球椭圆体 需要较准确的航海计算时采用。,END,3）地球椭圆体的构成,我国采用的地
2、球椭圆体参数（原苏联克拉索夫斯基地球椭圆体参数）： C=1/298.3 国际上采用的地球椭圆体参数（海福特）： C=1/297,END,Q,PN,PS,Q,b,a,三、高度差,高度差地球椭圆体表面与大地球体表面之间的差。最大小于100 m,END,航海教研室版权所有,2 地面方向,若干概念 一、东西南北的确定二、方向的划分三、三种方向划分之间的换算 课外练习题,一、若干概念,测者铅垂线 通过测者眼睛，并与该点重力方向重合的直线。,END,测者地平平面 与测者铅垂线相垂直的平面。 测者地面真地平平面 通过测者眼睛的地平平面。 测者真地平平面 通过地心的地平平面。,pn,地面 真地平平面,地平 平
3、面,测者真地平平面,END,测者东西圈平面(卯酉圈平面) 包含测者铅垂线，并与测者子午圈平面相垂直的平面。,END,一、北、东、南、西的确定,航海上，地面方向的划分建立在测者地面真地平平面上。,pn,END,正北、正南,南北线方向基准线测者子午圈平面与测者地面真地平平面的交线。 正北N测者南北线指向地理北极PN的方向； 正南S测者南北线指向南极PS的方向。,pn,N,S,END,正东、正西,东西线测者地面真地平平面与测者东西圈（卯酉圈）平面的交线。 正东E测者面北背南时，测者东西线的右手方向 正西W东西线的左手方向。,pn,N,S,E,W,东西圈,END,注意,位于不同经度上的测者，具有不同的
4、子午线，因而有不同的南北线。 不在赤道上的不同地点的测者，具有不同的东西圈，因而有不同的东西线。 位于两极的测者无法确定其方向基准： 位于南极的测者，其任意方向都是北； 而位于北极的测者，其任意方向都是南。,END,N,S,E,W,pn,S,N,E,W,A,B,不同地点的测者,end,二、方向的划分,航海上常用的划分方向的方法有三种： 1）圆周法 2）半圆法 3）罗经点法,END,1）圆周法,划分法： 将地平面等分为360个整度方向。 圆周法方向的表示法：用三位数 圆周法是航海上最常用的表示方向的方法。,END,2）半圆法,划分法有2种： 以正北（N）为起始方向0 ，向东（E）或向西（W）度量
5、，计量范围0到180。 并命名起点和度量方向。如：30NE，150NW,测者在北纬N,N,S,90NE,90NW,180,0,150NW,30NE,END,2）半圆法,以正南（S）为起始方向0 ，向东（E）或向西（W）度量，计量范围0到180。 并命名起点和度量方向。如：30SW，150SE等 半圆法多用于表示天体的方位。,测者在南纬S,N,S,90SE,90SW,180,0,30SW,150SE,END,3）罗经点法,基点(4个) N 、E 、S 、W 隅点(4个)平分基点NE(045)、 SE（135）、 SW（225）、 NW（315）,N,E,S,W,NE,SE,SW,NW,END,3
6、）罗经点法,三字点(8个)平分基点与隅点NNE (022.5) 、 ENE (067.5) 、 ESE (112.5) 、 NNW (337.5) 命名：基点名称隅点名称。,N,E,S,W,NE,SE,SW,NW,NNE,ENE,SSW,ESE,SSE,WSW,WNW,NNW,END,3）罗经点法,偏点(16个) 平分相邻基点或隅点与三字点之间的方向 N/E 011.25 、NE/N 33.75 、NE/E、E/NSE/E （135-11.25 ）,N,E,S,W,NE,SE,SW,NW,NNE,ENE,SSW,ESE,SSE,WSW,WNW,NNW,N/E,NE/N,NE/E,SE/E,S/
7、W,END,相邻罗经点方向的夹角,偏点命名： 基点或隅点名称/偏向的主点名称。 32个罗经点4个基点、4个隅点、8个三字点和16个偏点。360 相邻的罗经点方向之间的夹角：,END,11.25 1115,三、三种方向划分之间的换算,1）半圆法换算成圆周法的法则 在北东(NE)半圆：圆周度数半圆度数 NE 如：030 =30 NE 在南东(SE)半圆：圆周度数180半圆度数SE 如：030 =180 -150 SE,测者,N,S,E 090,W 270,180,000,030,150SE,END,在南西(SW)半圆：圆周度数180半圆度数 如：210 =180 +30 SW 在北西(NW)半圆：
8、圆周度数360 半圆度数 如：210 =360 -150 NW,测者,N,S,E 090,W 270,180,000,210,30 SW,150 NW,END,换算例1,将半圆法方向35NE，145SE，45SW，135NW换算为圆周法方向。 解：半圆法方向 圆周法方向35NE 035145SE 180145= 03545SW 180+45= 225135NW 360135=225,N,035,145SE,225,135NW,45SW,2）罗经点法换算成圆周法的法则根据罗经点的名称换算最方便,END,换算例2,将罗经点SSE、SSW、NW/W、NW/N换算为圆周法方向。 三字点根据名称偏点根据
9、名称 NW/W = 315 - 11.25 = 303.75NW/N = 315 + 11.25 = 326.25,见三字点图,见偏点图,END,练习,0074 用半圆周法表示方向时，某方向通常_。 A只有一种表示方法 B可有两种表示方法C可有三种表示方法 D至少有两种表示方法0069 位于地理南极的测者，其真北方向为_。A无真北方向 B任意方向 C向上 向前0077 罗经点方向NEN换算成圆周方向为_。A33.75 B56.25 C033.25 D033.750095 罗经点方向SSE换算成圆周方向为_。A168.75 B146.25 C123.75 D157.5,3 地理坐标,地理坐标是建
10、立在地球椭圆体表面上的。,END,一、地理坐标,坐标系,END,1 地理经度,地理经度（或Long），简称经度 定义 两面角 赤道上的劣弧长度格林经线与该点子午线在赤道上所夹的劣弧长。 极角,END,2 地理纬度（或Lat ）,定义 地球椭圆子午线上某点的法线与赤道面的夹角。 地理纬度简称纬度,地理纬度,END,3. 地心坐标,椭圆体,地理纬度,地心纬度,（ - e) = 691.5 sin 2,二、 地心坐标 1）地心经度与地理经度同 2）地心纬度e,END,三、纬差与经差,END,1. 纬差D,定义 两地纬度之代数差。 计算公式 D=21 式中： 1起始点纬度； 2到达点纬度；D =180
11、,END,运算规则,北纬取正()；南纬取负()。 若： 纬差为正，称北纬差，表示船舶向北航行，或表示到达点位于起算点北侧； 纬差为负，称南纬差，即表示船舶向南航行，或表示到达点位于起算点南侧。,END,2. 经差D,定义 两地经度之代数差。 计算公式D=21 式中： 1起始点经度 2到达点经度,END,规定,东经取正()； 西经取负()。 若： 经差为正，称东经差，表示到达点位于起算点东侧，或表示船舶向东侧航行； 经差为负，称西经差，表示到达点位于起算点西侧，或表示船舶向西侧航行。 注意： 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。,END,例1,某轮由(3650N
12、，12025W)航行至(2540N，14050W)，求两地间纬差和经差。 解：,END,2 14050W(-)-) 1 12025W(-) D 2025W(-),2 2540N(+) -) 1 3650N(+) D 1110S(-),例2,某轮由(2325N，10614W)航行至(0816S，10008E)，求两地间纬差和经差。 解：2 0816S(-) 2 10008E(+) -) 1 2325N(+) -) 2 10614W(-)D 3141S(-) D 20622E(+)360-20622=15338W,END,思考,经差、纬差的方向 到达点相对于起航点的方向 经差、纬差的范围 经差最大
13、为180；纬差最大为180 航行方向与经差、纬差 南半球航行至北半球，北半球航行至南半球纬差一定 东半球航行至西半球，西半球航行至东半球经差不一定 End of this section,END,题型,D=21 2=1+ D 1=2 DD=21 2=1+ D 1=2 D,例,0028 已知起航点纬度1=0628.4N，到达点纬度2=1239.5S，则两地间纬差D为_。A1907.9N B. 0611.1N C1907.9S D0611.1S0029 已知起航点纬度1=2348.4S，到达点纬度2=1136.4S，则两地间纬差D为_。 A3424.8S B1212.0S C3524.8S D12
14、12.0N,举例,0012 下列关于经差、纬差的说法正确的是_。A纬差不能大于90 B经差不能大于180 C到达点在南半球，纬差方向为南 DB、C都对0044 地球上某点=40N,=120E，则它与地心的对称点是_。A. =40S, =120W =40S，=120EC=40N，=060W =40S，=060W,0045 地球上某点=40N，=120E，则它与地轴的对称点是_。A. =40N，=120W B =40S，=120EC=40N，=060W D =40S，=060W0046 地球上某点=40N，=120E，则它与赤道面的对称点是_。A. =60S，=120E B =40S，=120EC
15、=40N，=060W D =40S，=060W,地理坐标对称点,如地面上某点M: 23N，80E关于以下的对称点赤道对称点: 地心对称点: 地轴对称点:,23S，80E 23S，100W 23N，100W,4 大地坐标系简介,一、建立大地坐标系的基本原理 二、常见的大地坐标系 三、不同大地坐标系间的关系,一、建立大地坐标系的基本原理,地球面上同一点的位置经、纬度 当使用的测量基准不一致时，经、纬度也有差异 大地坐标系是建立在一定的大地基准上的用于表达地球表面空间位置及其相对关系的数学参照系 大地基准能够最佳拟合地球形状（即大地球体）的地球椭圆体的参数及椭圆体定位和定向。,END,椭圆体定位,椭
16、圆体定位确定椭圆体中心的位置 分为两类： 1）局部定位：一定范围内椭圆体面与大地水准面有最佳的吻合局部的、地区性的测地系 2）地心定位：在全球范围内椭圆体面与大地水准面有最佳的吻合（如全球性测地系WGS等），同时要求椭圆体中心与地球质心一致或最为接近。,END,椭圆体定向,椭圆体定向确定椭圆体旋转轴的方向 定向应满足两个平行条件： 1）椭圆体短轴平行于地球自转轴 2）大地起始子午面平行于天文起始子午面。,END,二、常见的大地坐标系,1局部的、地区性的测地系 1）1954年北京坐标系（简称P54） 采用克拉索夫斯基参数；长半径a =6 378 245m，短半径b=6 356 863m，扁率c=
17、1/298.3。 2）1980年国家大地坐标系（简称C80） （1）大地原点在我国中部，具体地点是陕西省径阳县永乐镇。 （2）椭圆体参数采用IUGG 1975年大会推荐的参数：a=63781405（m），c=1/298.257。,END,国际大地测量和地球物理联合会,2世界测地系WGS,WGS-72 和WGS-84 大地坐标系 World Geodetic System美国国防部研制确定的全球性大地坐标系 原点在地球质心，Y轴与 Z、X轴构成右手坐标系。 对应的椭圆体：采用 IUGG第 17届大会大地测量常数的推荐值： a= 6378137 2（m），c=1/298.257223563 GPS
18、使用WGS坐标系,END,三、不同大地坐标系间的关系,不同的大地测量系统即不同的坐标系所采用的坐标原点位置和参考椭圆体的参数都有出入。 对于地面同一点的坐标表示将有不同的值。 例如：对于地面同一点，GPS显示的经、纬度值和海图上的经、纬度值可能是不同的。 应该注意在用GPS定位时修正该差值。 例,END,END,例,从海图上查得GPS船位修正的说明中有“Latitude 1.0 Northward，Longitude 0.2 Eastward”字样。GPS的经、纬度读数为：3340.2S，1012.5W。则用于海图上定位的数据应为 A3340.2S，1012.5W。 B3341.2S，1012.7W。 C3339.2S，1012.3W。 D3340.0S，1011.5W。,C,END,IUGG,International Union of Geodesy and Geophysics国际大地测量和地球物理联合会,END,课堂练习,将罗经点NNW、S/E 、SW/W、SE/E换算为圆周法方向。,END,大地球体与地球椭圆体示意图,
