第1章坐标,方向与距离

2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系一、地球形状：１、地球的自然表面：高低不平、非常复杂、不规则的曲面无法在其上建立坐标以确定距离的度量、位置的确定、方位的划分等航海中必须要解决的问题。2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系一、地球形状：2、大地水准面：假想的一个与平均海面相吻合的水准面，将其无限延伸下去，始终保持其延伸面与当地的铅垂线相垂直，这样的构成的水准面称之为大地水准面。特点：连续不断、光滑闭合、不规则2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系一、地球形状：3、大地球体：由大地水准面包围的地球形状特点：光滑、具有长期稳定性、唯一性、不规则（即仍然不是航海中适用的简单数学表面，无法在其上建立稳定的数学模型）。2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系一、地球形状：4、地球的近似体：第一近似体：地球圆球体使用场合：航海上在精度要求不高的计算中使用第二近似体：地球椭圆体使用场合：大地测量学、海图学、精度要求高的计算中使用2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系一、地球形状：4、地球的近似体：地球圆球体半径：6366707m2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系一、地球形状：4、地球的近似体：地球椭圆体旋转椭圆体：为PnQPsQ’绕地轴PnPs旋转的到的球体，即一个椭圆以短轴为轴旋转一周所得的球体QQ'PNPSO2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系一、地球形状：4、地球的近似体：2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系一、地球形状：4、地球的近似体：地球椭圆体基本参数QQ'PNPSO长半轴a、短半轴b、扁率c、偏心率eabacabae22cccababe2)2()1)(1(2≈2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系◆地轴QQ'PNPSO二、地理坐标1、地球上的基本点线圈2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系◆地轴◆地极QQ'PSOPN二、地理坐标1、地球上的基本点线圈2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系◆地轴◆地极◆子午圈QQ'PSOPN二、地理坐标1、地球上的基本点线圈2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系◆地轴◆地极◆子午圈◆子午线/经线QQ'PSOPN二、地理坐标1、地球上的基本点线圈2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系◆地轴◆地极◆子午圈◆子午线/经线◆格林子午线GQQ'PSOPN格林经线二、地理坐标1、地球上的基本点线圈2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系◆地轴◆地极◆子午圈◆子午线/经线◆格林子午线◆赤道GQQ'PSOPN格林经线赤道二、地理坐标1、地球上的基本点线圈2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系◆地极◆地轴◆子午圈◆子午线/经线◆格林子午线◆赤道◆纬度圈◆建立地理基准线：赤道、格林子午线二、地理坐标1、地球上的基本点线圈AA'GQQ'PSOPN格林经线赤道纬度圈2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系二、地理坐标2、地理经度地理坐标是建立在地球椭圆体表面上的，地理经度简称经度，是格林经线与该点经线在赤道上所夹的短弧长或该短弧所对应的球心角，也可为格林经线与该点经线所夹极角。（גּ或long)概念：弧长PnPsQQ`OGM球心角球面角2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系二、地理坐标2、地理经度GגּWגּEPnPsQQ`O自格林子午线向东或向西度量到该点子午线；度量范围0°-180°；向东度量称为东经(E)；向西度量为西经(W)。度量：2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系二、地理坐标3、地理纬度某点的地理纬度是指地球椭圆子午线上该点的法线与赤道面的夹角，用”或“Lat”表示。概念：PnPsQQ`OGM2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系二、地理坐标3、地理纬度自赤道向北或向南度量到该点；度量范围0°～90°；向北度量称为北纬(N)；向南度量称为南纬(S)。度量：PnPsQQ`OGM0°90°N90°S2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系二、地理坐标4、地心坐标地心经度：同前面地理经度地心纬度e：该点地球椭圆体向径与赤道平面的夹角2007年6月JMI刘晓峰PnPsQQ`OGMe地心纬度改正量（－e）″=691″.5sin2其值何时间最小,何时最大?§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系二、地理坐标4、地心坐标2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系二、地理坐标4、经差与纬差经差D：两地经度之代数差；D=2-1纬差D：两地纬度之代数差。D=2-1概念两者均有方向性,其方向的确定与到达点位于起始点的方向同名2007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系二、地理坐标4、经差与纬差计算注意事项:(1)北纬、东经取＋，南纬、西经取－；(2)纬差、经差为正值，分别表示北纬差和东经差，负值表示南纬差和西经差；(3)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；例题:习题集0019\0020\0027\00372007年6月JMI刘晓峰§1·1·1地球形状、地理坐标和大地坐标系三、大地坐标系目的：确定大地球体与地球椭圆体的相对位置关系,即将具有一定参数的椭圆体进行定位与定向,其包括以下几项工作:(1)确定椭圆体参数（定量）(2)确定椭圆体中心位置（定位）(3)确定坐标轴方向（定向）按照上面大地坐标系确定的地球椭圆体从而确定地理坐标的值相对于该椭圆体或者说该坐标系具有唯一性，而世界上不同国家在选择椭圆体时主要考虑与其所处地区的大地水准面接近，故采用坐标系会不同，导致采不同坐标系中相同位置的坐标值会出现差异，这时需要进行修正才能使用数据2007年6月JMI刘晓峰§1·1·2航向与方位一、方向的确定与划分1.确定方向所需的基准线与面AA`◆测者铅垂线◆测者地平平面测者真地平平面测者地面真地平平面◆测者子午圈平面◆测者东西圈平面/卯酉圈平面问题：上述三个平面的关系？2007年6月JMI刘晓峰AA`SNWE§1·1·2航向与方位一、方向的确定与划分2.E、N、W、N四基点方向的确定◆南北线◆东西线问题：1不同地点的测者，方向基准相同么。2位于地理北（南）极的测者，如何确定方向2007年6月JMI刘晓峰§1·1·2航向与方位一、方向的确定与划分3.方向的进一步划分方法一：圆周法以正北为000⁰，顺时针方向度量到正东为090⁰，正南为180⁰正西为270⁰，再到正北为360⁰，度量范围000⁰~360⁰其值始终用三位数表示该方法是是航海中最常用表示方向的方法。2007年6月JMI刘晓峰§1·1·2航向与方位一、方向的确定与划分3.方向的进一步划分方法二：半圆法以正北（正南）为基准（起点），分别向东或向西度量到正南（正北），度量范围000°～180°，除了角度数值外，其后必须表明起算点和计算的方向。度数后的字母第一个表示起算点为N或S，第二个字母表示向E或W度量过去2007年6月JMI刘晓峰§1·1·2航向与方位一、方向的确定与划分3.方向的进一步划分方法二：半圆法NESWN45°NE135°SE由此可见，任何一个圆周方位都可以用两种方法表示2007年6月JMI刘晓峰§1·1·2航向与方位一、方向的确定与划分3.方向的进一步划分方法二：半圆法NESW110°NE70°SENESW60°NW120°SWNESW105°NW75°Sw2007年6月JMI刘晓峰§1·1·2航向与方位一、方向的确定与划分3.方向的进一步划分方法二：半圆法半圆法与圆周法的相互转换在NE半圆：圆周方向=半圆方向NW半圆：圆周方向=360°-半圆方向SE半圆：圆周方向=180°-半圆方向SW半圆：圆周方向=180°+半圆方向2007年6月JMI刘晓峰§1·1·2航向与方位一、方向的确定与划分3.方向的进一步划分方法三：罗经点法四个基点：N、E、S、W四个隅点：NE、SE、SW、NW1020035034033032031030029028027026025024023022021020019018017016015014013012011010090807060504030NSEW1020035034033032031030029028027026025024023022021020019018017016015014013012011010090807060504030SENESWNWNSEW八个三字点：NNE、ENE、ESE、SSE、SSW、WSW、WNW、NNW1020035034033032031030029028027026025024023022021020019018017016015014013012011010090807060504030ESEENESSENNESENESWNWSSWWSWNNWWNWNSEW2007年6月JMI刘晓峰§1·1·2航向与方位一、方向的确定与划分3.方向的进一步划分方法三：罗经点法四个基点四个隅点八个三字点1020035034033032031030029028027026025024023022021020019018017016015014013012011010090807060504030ESEENESSENNESENESWNWSSWWSWNNWWNWNSEW十六个偏点：N/E、N/W、NE/N、NE/E、E/N、E/S、SE/E、SE/S等1020035034033032031030029028027026025024023022021020019018017016015014013012011010090807060504030ESEENESSENNES/EN/EE/NE/SS/WS/WN/WW/SW/NSENESWNWSSWWSWNNWWNWSE/ENE/ESE/SNE/NSW/WNW/WSW/SNW/NNSEW2007年6月JMI刘晓峰§1·1·2航向与方位一、方向的确定与划分3.方向的进一步划分方法三：罗经点法1020035034033032031030029028027026025024023022021020019018017016015014013012011010090807060504030ESEENESSENNES/EN/EE/NE/SS/WS/WN/WW/SW/NSENESWNWSSWWSWNNWWNWSE/ENE/ESE/SNE/NSW/WNW/WSW/SNW/NNSEW总共32个罗经点，将圆周平均分为32个等份，每两个相邻罗经点方向之间的夹角称为一个罗经点或一点1点=11.°252007年6月JMI刘晓峰§1·1·2航向与方位一、方向的确定与划分3.方向的进一步划分方法三：罗经点法罗经点法与圆周法的转换1、基点与隅点的圆周度数要牢记2、三字点的圆周度数等于相应基点与隅点的圆周度数的算术平均值3、偏点的圆周度数等于相应基点或隅点的圆周度数±11.°25，其中±的确定应当根据偏点相对于基点或隅点的方向确定的：顺时针方向取＋，逆时针取－2007年6月JMI刘晓峰§1·1·2航向与方位二、航向、方位与舷角1.基本概念与定义★航向线船舶在无横倾时，通过船舶铅垂线的纵剖面是船舶的首尾面，其与测者地面真地平平面相交的直线叫船舶首尾线，其向船首方向上的延长线为航向线，用CL表示CLNTPnPsOAA`2007年6月JMI刘晓峰§1·1·2航向与方位二、航向、方位与舷