地球地理坐标与天球坐标课件市公开课一等奖省赛课微课金奖PPT课件
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• 真地平：过天球中心做 一与铅垂直线平面，与 天球相交大圆为真地平。
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天子午圈、四方点、卯酉圈
• 天子午圈： 过天极和天顶 大圆
• 四方点：天子午圈与真地 平相交两点为南北点， （靠近北天极为北点）天 赤道与真地平相交两点为 东西点。
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图1-2 地球自转方向—向 东。在北半球看，呈逆时 针方向；在南半球看，呈 顺时针方向。
图1-3 十二支表示地平方向。 其中子午表示南北，卯酉表 示东西。
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地球上距离 ❖ 角距离和线距离相互联络。 ❖ 海里：经线1分弧长； ❖ 赤道周长：60海里×360=21 600海里。 ❖ 公里：经线1分弧长（把圆周分为400度， 1度100分）； ❖ 赤道周长：100公里×400=40000公里。 ❖ 经度1°为60海里，约折合111km。
• 同是在中纬度地域， • 沿着纬线方向延伸长形区域——单位准纬线正轴圆锥投影； • 沿着经线方向略窄，沿纬线方向略宽长形区域——双标准纬线正轴圆
锥投影 • 沿经线方向南北延伸长形区域——多圆锥投影 • 圆形区域——斜轴方位投影 • 同是在低纬赤道附近， • 沿东西方向长条形区域——正轴圆柱投影 • 圆形区域——横轴方位投影
❖ 地平圈两极：天顶和天底； ❖ 天赤道两极：天北极和天南极； ❖ 黄道两极：黄北极和黄南极。 大圆交点： ❖ 天赤道交地平圈：东点和西点； ❖ 黄道交天赤道：春分点和秋分点。
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天极和天赤道
• 天极：PP' 经过天球中 心做一与地球自转轴 平行直线（天轴）， 它与天球相交两点为 天极。
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图1-9 天球示意图
天球半径是任意,全部天体,不论多远,都能够在天球上有 它们投影。
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周年运动：
太阳周年运动 方向：自西向东，与地球公转方向相 同
视行路线：黄道 星空季节改变
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❖ 经度是两面角，本初子午面为起始面； 当地子午面为终面；
❖ 经度通常在赤道上度量，东西经各分 180度。
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图1-4 经度和纬度 纬度是线面角，即当地法线与赤道平面交角； 经度是两面角，即当地子午面与本初子午面交角。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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球面角
• 球面角=两个大圆弧相 交所成角度（ASB）
• 两个大圆弧交点（S）称 为球面角顶点，大圆弧 称为球面角边
• 球面角是以过顶点圆弧 二切线所加角度来度量
• =两交点（A，B）间大 圆弧AB对应圆心角。
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• 天赤道：QQ' 过天球 中心做一与天轴垂直 平面（天赤道面）它 与天球相交大圆为天 赤道
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天顶、天底和真地平
• 天顶：Z 过天球中心做 一直线与观察点铅垂线 平行，交天球于两点， 位于观察者头顶一点成 为天顶。
• 天底：Z ’ 与天顶相正 确另一个交点为天底。
经线和纬线都是地球上圆
大圆：同一球面上最大圆，其圆心即为 球心；（全部经线圈、赤道）
小圆：大圆以外圆。
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一、纬线(parallel)=纬度(latidude)
• 全部与地轴垂直面和地标相交而成圆，就是纬线。 • 纬度：一地纬度就是该地铅垂线对赤道面夹角。
❖纬线相互平行，大小不等;赤道是最大纬圈。 ❖赤道(equator)： 0°。
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图1-1 经线和纬线 纬线平面垂直于地轴,经线平面都经过地轴
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英国Greenwich 天文台
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补充 地球坐标系与地图制图
• 17世纪，法国笛卡尔创造平面直角坐标系。至今 在展绘地图投影和计算机数字制图中应用。
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经度和纬度
一、 经度和纬度
是经线和纬线“编号”，本身代表一个角度 纬度：一地相对于赤道平面南北方向和角度
❖ 纬度是一个线面角，即当地法线与赤道平
面交角；
❖ 纬度在当地经线上度量，南北纬各分90度。
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经度：当地子午面东西方向和角距离
• 地球北极、南极、赤道以及本初子午线作为基本 要素，可组成地球球面地理坐标系统。
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地理坐标
• 地理坐标就是用经纬度表示地面点位球面坐标。 • 1.1天文经纬度 • 天文经度：即以观察点天顶子午面与格林威治天顶子午面
间两面角，或视为一个天体在上述两地时角差。天文经度 在地球上定义，即本初子午面与观察点之间两面角。 • 天文纬度：赤纬，铅垂线与赤道平面间夹角。
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春：中天狮子 太阳 飞马
夏：天蝎中天 太阳 猎户
秋：飞马中天 太阳 狮子
冬：猎户中天 太阳 天蝎
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图1-12 夜半中星随季节改变
这是地球公转反应。由夜半中星 改变间接推出太阳周年运动。
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图1-13 天球视运动 左：地球公转和太阳周年运动，二者都向东。 右：地球自转和天球周日运动，前者向东，后者向西。
第一章 地理坐标与天球坐标
地理坐标
经线和纬线 地理坐标
天球坐标
天球 天球坐标
地平坐标系：高度和方位 第一赤道坐标系：赤纬和时角 第二赤道坐标系：赤纬和赤经 黄道坐标系：黄纬和黄经 各种天球坐标区分
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第一节 地理坐标
经线和纬线
一、 地球上经线和纬线
地球—球心—地轴—地极—经线和纬线— 经纬网—地理坐标
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• （3）制图区域范围大小也影响地图投影选择。范 围小时，不论什么投影方式都无太大变形差异； 对于区域广大地图需要慎重选择投影。
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球面三角基础知识
• 一、球面上圆 • （大圆、小圆） • 定理： • 任何平面和球面交线都是正圆。 • 定义： • 经过球心平面与球面交线，是直径最大圆，叫
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地图投影应用
• 地图投影选择依据
• 1、制图区域地理位置、形状和范围
• （1）制图区地理位置决定了所选择投影种类。
•
极地——正轴方位投影
•
赤道附近——横轴方位投影
•
中纬地域——正轴圆锥投影或斜轴方位投影
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（2）制图区域形状直接制约地图投影选择
球面三角形
• 球面上两两分别相交 三个大圆弧所围成几 何图形
• 三条大圆弧为球面三 角形边a、b、c
• 各大圆弧所成球面角 为球面三角形角A、B、 C
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二、 地球上方向和距离 地球上方向 ❖ 通常指地平方向； ❖ 南北方向（经线方向），有限方向； ❖ 东西方向（纬线方向），无限方向； ❖ 理论上亦东亦西；实际上非东即西。
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图1-5 经纬网
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图1-6 经纬网极地俯视图 左图，俯视北极；右图，俯视南极
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经线都是大圆，纬度间隔大致相等： 纬线是大小不等圆
❖ 经度间隔，随纬度增高而减小； ❖ 与纬度余弦成反比。 经（纬）度与经（纬）线 ❖ 经度和纬度用来区分不一样经线和纬 线； ❖ 经线即等经度线，纬线即等纬度线。
做大圆。 • 不经过球心平面与球面交线，叫小圆。
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• 二、球面上两点距离 • 三、圆极 • 与圆所在平面相垂直直线与球面相交两个点。 • 大圆极点：经过球心与大圆所在平面相垂直直
线与球面两个交点。 • 四、球面角 • 五、圆弧与角度量 • 六、球面三角形
❖ 是半球和扁球。
天球：以地心为球心半径为任意假想球体， 表示天体视运动辅助工具
❖ 是整球和圆球；
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❖ 分地心天球和日心天球。
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天球特点
• 1、与直观感觉相符科学抽象 • 2、天体在天球上位置只反应天体视方向投影 • 3、天球上任意两天体距离用其角距表示 • 4、地面上两平行方向指向天球同点 • 5、任意点为球心
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• 1.2 大地经纬度
• 大地经度：参考椭球面上某一点大地子午面与本 初子午面间两面角。东经：正，西经：负。
• 大地纬度：参考椭球面上某一点法线与赤道面夹 角。北纬：正，南纬：负。
• 大地高（h）
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2、地图投影
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地球地理坐标与天球坐标课件
第 131/732页
地球地理坐标与天球坐标课件
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可见，地球椭球面是不可展开面。不 论怎样展开都会产生褶皱，拉伸或断 裂等无规律变形，无法绘制科学、准 确地图。所以应采取地图投影方式。
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地球上方向与地球自转
❖ 我国传统上把正午太阳所在方向定为正 南，而把日出日落方向视为东西方向；
❖ 东西方向与地球自转相联络；
❖ 判断：右手定则，右手大拇指伸出，其 余四指弯曲，大拇指指向天北极，其余 四指弯曲方向为自西向东方向。
❖ 在用时针方向表述地球自转方向时，必 须明确观察者是立足于哪个半球观察地 球自转。
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三、 天球上圆和点
图1-14 天球大圆交点和远距点
左:地平圈与天赤道交点（东、西）和远距点(南、北、上、下)；右: 黄道与天赤道交点（二分）和远距点（二至点和无名点）
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三个基本大圆：地平圈，天赤道，黄道； 大圆极点：
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图1-7 经线间隔随纬度增大而减小
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二、 地理坐标
一地经度和纬度相结合，叫做该地地理 坐标。
地理定位，地理坐标与地球上点一一对 应。
书写按通例
先纬度，后经度；数字在先，符号在后。
例：北京（40ºN, 116ºE ） 内江（29°35′N，105°03′E）
❖ 太阳同时参加两种相反运动：
• 因为地球自转而随同整个天球运动， 方向向西，日转一周；
• 因为地球公转而相对于恒星运动，方 向向东，年巡天一周；
• 从而也能够了解为太阳周日运动落后 于恒星。
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图1-10 太阳周年运动
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图1-11 太阳周年运动 方向向东(与地球公转方向相同),其视行路线被称为黄道。
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二、天球视运动
天球周日视运动
❖ 对于地球观察者：天球围绕我们以与 地球自转相反方向（向西），和相同 周期（1日）旋转—天球周日运动；
❖ 周日圈：天体周日运动行经路线，天 体愈近天极周日圈愈小，反之亦然。
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赤勒川，阴山下， 天似穹庐，笼盖四野， 天苍苍，野茫茫， 风吹草低见牛羊。
图1-8 天穹
既然地上有半个球，不难想象地下也应有 半个球，合成一个球体—天球。
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第二节 天球坐标
天球
一、 天穹和天球
天穹：地平以上半个天球
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二、经线(meridian)=经度(longitude)
• 经线圈：全部经过地轴平面，和地球表面相交而 成圆，就是经线圈。每个经线圈都包含两条相差 180度经线，一条经线则只是一个半圆弧。 ❖经线都是大圆二分之一，都在两极相交，大小 相同； ❖本初子午线：经过英国Greenwich(格林尼治) 天文台经线（1884年确定），0°
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天子午圈、四方点、卯酉圈
• 天子午圈： 过天极和天顶 大圆
• 四方点：天子午圈与真地 平相交两点为南北点， （靠近北天极为北点）天 赤道与真地平相交两点为 东西点。
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图1-2 地球自转方向—向 东。在北半球看，呈逆时 针方向；在南半球看，呈 顺时针方向。
图1-3 十二支表示地平方向。 其中子午表示南北，卯酉表 示东西。
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地球上距离 ❖ 角距离和线距离相互联络。 ❖ 海里：经线1分弧长； ❖ 赤道周长：60海里×360=21 600海里。 ❖ 公里：经线1分弧长（把圆周分为400度， 1度100分）； ❖ 赤道周长：100公里×400=40000公里。 ❖ 经度1°为60海里，约折合111km。
• 同是在中纬度地域， • 沿着纬线方向延伸长形区域——单位准纬线正轴圆锥投影； • 沿着经线方向略窄，沿纬线方向略宽长形区域——双标准纬线正轴圆
锥投影 • 沿经线方向南北延伸长形区域——多圆锥投影 • 圆形区域——斜轴方位投影 • 同是在低纬赤道附近， • 沿东西方向长条形区域——正轴圆柱投影 • 圆形区域——横轴方位投影
❖ 地平圈两极：天顶和天底； ❖ 天赤道两极：天北极和天南极； ❖ 黄道两极：黄北极和黄南极。 大圆交点： ❖ 天赤道交地平圈：东点和西点； ❖ 黄道交天赤道：春分点和秋分点。
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天极和天赤道
• 天极：PP' 经过天球中 心做一与地球自转轴 平行直线（天轴）， 它与天球相交两点为 天极。
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图1-9 天球示意图
天球半径是任意,全部天体,不论多远,都能够在天球上有 它们投影。
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周年运动：
太阳周年运动 方向：自西向东，与地球公转方向相 同
视行路线：黄道 星空季节改变
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❖ 经度是两面角，本初子午面为起始面； 当地子午面为终面；
❖ 经度通常在赤道上度量，东西经各分 180度。
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图1-4 经度和纬度 纬度是线面角，即当地法线与赤道平面交角； 经度是两面角，即当地子午面与本初子午面交角。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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球面角
• 球面角=两个大圆弧相 交所成角度（ASB）
• 两个大圆弧交点（S）称 为球面角顶点，大圆弧 称为球面角边
• 球面角是以过顶点圆弧 二切线所加角度来度量
• =两交点（A，B）间大 圆弧AB对应圆心角。
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• 天赤道：QQ' 过天球 中心做一与天轴垂直 平面（天赤道面）它 与天球相交大圆为天 赤道
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天顶、天底和真地平
• 天顶：Z 过天球中心做 一直线与观察点铅垂线 平行，交天球于两点， 位于观察者头顶一点成 为天顶。
• 天底：Z ’ 与天顶相正 确另一个交点为天底。
经线和纬线都是地球上圆
大圆：同一球面上最大圆，其圆心即为 球心；（全部经线圈、赤道）
小圆：大圆以外圆。
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一、纬线(parallel)=纬度(latidude)
• 全部与地轴垂直面和地标相交而成圆，就是纬线。 • 纬度：一地纬度就是该地铅垂线对赤道面夹角。
❖纬线相互平行，大小不等;赤道是最大纬圈。 ❖赤道(equator)： 0°。
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图1-1 经线和纬线 纬线平面垂直于地轴,经线平面都经过地轴
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英国Greenwich 天文台
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补充 地球坐标系与地图制图
• 17世纪，法国笛卡尔创造平面直角坐标系。至今 在展绘地图投影和计算机数字制图中应用。
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经度和纬度
一、 经度和纬度
是经线和纬线“编号”，本身代表一个角度 纬度：一地相对于赤道平面南北方向和角度
❖ 纬度是一个线面角，即当地法线与赤道平
面交角；
❖ 纬度在当地经线上度量，南北纬各分90度。
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经度：当地子午面东西方向和角距离
• 地球北极、南极、赤道以及本初子午线作为基本 要素，可组成地球球面地理坐标系统。
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地理坐标
• 地理坐标就是用经纬度表示地面点位球面坐标。 • 1.1天文经纬度 • 天文经度：即以观察点天顶子午面与格林威治天顶子午面
间两面角，或视为一个天体在上述两地时角差。天文经度 在地球上定义，即本初子午面与观察点之间两面角。 • 天文纬度：赤纬，铅垂线与赤道平面间夹角。
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春：中天狮子 太阳 飞马
夏：天蝎中天 太阳 猎户
秋：飞马中天 太阳 狮子
冬：猎户中天 太阳 天蝎
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图1-12 夜半中星随季节改变
这是地球公转反应。由夜半中星 改变间接推出太阳周年运动。
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图1-13 天球视运动 左：地球公转和太阳周年运动，二者都向东。 右：地球自转和天球周日运动，前者向东，后者向西。
第一章 地理坐标与天球坐标
地理坐标
经线和纬线 地理坐标
天球坐标
天球 天球坐标
地平坐标系：高度和方位 第一赤道坐标系：赤纬和时角 第二赤道坐标系：赤纬和赤经 黄道坐标系：黄纬和黄经 各种天球坐标区分
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第一节 地理坐标
经线和纬线
一、 地球上经线和纬线
地球—球心—地轴—地极—经线和纬线— 经纬网—地理坐标
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• （3）制图区域范围大小也影响地图投影选择。范 围小时，不论什么投影方式都无太大变形差异； 对于区域广大地图需要慎重选择投影。
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球面三角基础知识
• 一、球面上圆 • （大圆、小圆） • 定理： • 任何平面和球面交线都是正圆。 • 定义： • 经过球心平面与球面交线，是直径最大圆，叫
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地图投影应用
• 地图投影选择依据
• 1、制图区域地理位置、形状和范围
• （1）制图区地理位置决定了所选择投影种类。
•
极地——正轴方位投影
•
赤道附近——横轴方位投影
•
中纬地域——正轴圆锥投影或斜轴方位投影
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（2）制图区域形状直接制约地图投影选择
球面三角形
• 球面上两两分别相交 三个大圆弧所围成几 何图形
• 三条大圆弧为球面三 角形边a、b、c
• 各大圆弧所成球面角 为球面三角形角A、B、 C
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二、 地球上方向和距离 地球上方向 ❖ 通常指地平方向； ❖ 南北方向（经线方向），有限方向； ❖ 东西方向（纬线方向），无限方向； ❖ 理论上亦东亦西；实际上非东即西。
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图1-5 经纬网
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图1-6 经纬网极地俯视图 左图，俯视北极；右图，俯视南极
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经线都是大圆，纬度间隔大致相等： 纬线是大小不等圆
❖ 经度间隔，随纬度增高而减小； ❖ 与纬度余弦成反比。 经（纬）度与经（纬）线 ❖ 经度和纬度用来区分不一样经线和纬 线； ❖ 经线即等经度线，纬线即等纬度线。
做大圆。 • 不经过球心平面与球面交线，叫小圆。
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• 二、球面上两点距离 • 三、圆极 • 与圆所在平面相垂直直线与球面相交两个点。 • 大圆极点：经过球心与大圆所在平面相垂直直
线与球面两个交点。 • 四、球面角 • 五、圆弧与角度量 • 六、球面三角形
❖ 是半球和扁球。
天球：以地心为球心半径为任意假想球体， 表示天体视运动辅助工具
❖ 是整球和圆球；
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❖ 分地心天球和日心天球。
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天球特点
• 1、与直观感觉相符科学抽象 • 2、天体在天球上位置只反应天体视方向投影 • 3、天球上任意两天体距离用其角距表示 • 4、地面上两平行方向指向天球同点 • 5、任意点为球心
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• 1.2 大地经纬度
• 大地经度：参考椭球面上某一点大地子午面与本 初子午面间两面角。东经：正，西经：负。
• 大地纬度：参考椭球面上某一点法线与赤道面夹 角。北纬：正，南纬：负。
• 大地高（h）
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2、地图投影
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第 111/712页
地球地理坐标与天球坐标课件
第 121/722页
地球地理坐标与天球坐标课件
第 131/732页
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可见，地球椭球面是不可展开面。不 论怎样展开都会产生褶皱，拉伸或断 裂等无规律变形，无法绘制科学、准 确地图。所以应采取地图投影方式。
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地球上方向与地球自转
❖ 我国传统上把正午太阳所在方向定为正 南，而把日出日落方向视为东西方向；
❖ 东西方向与地球自转相联络；
❖ 判断：右手定则，右手大拇指伸出，其 余四指弯曲，大拇指指向天北极，其余 四指弯曲方向为自西向东方向。
❖ 在用时针方向表述地球自转方向时，必 须明确观察者是立足于哪个半球观察地 球自转。
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三、 天球上圆和点
图1-14 天球大圆交点和远距点
左:地平圈与天赤道交点（东、西）和远距点(南、北、上、下)；右: 黄道与天赤道交点（二分）和远距点（二至点和无名点）
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三个基本大圆：地平圈，天赤道，黄道； 大圆极点：
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图1-7 经线间隔随纬度增大而减小
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二、 地理坐标
一地经度和纬度相结合，叫做该地地理 坐标。
地理定位，地理坐标与地球上点一一对 应。
书写按通例
先纬度，后经度；数字在先，符号在后。
例：北京（40ºN, 116ºE ） 内江（29°35′N，105°03′E）
❖ 太阳同时参加两种相反运动：
• 因为地球自转而随同整个天球运动， 方向向西，日转一周；
• 因为地球公转而相对于恒星运动，方 向向东，年巡天一周；
• 从而也能够了解为太阳周日运动落后 于恒星。
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图1-10 太阳周年运动
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图1-11 太阳周年运动 方向向东(与地球公转方向相同),其视行路线被称为黄道。
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二、天球视运动
天球周日视运动
❖ 对于地球观察者：天球围绕我们以与 地球自转相反方向（向西），和相同 周期（1日）旋转—天球周日运动；
❖ 周日圈：天体周日运动行经路线，天 体愈近天极周日圈愈小，反之亦然。
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赤勒川，阴山下， 天似穹庐，笼盖四野， 天苍苍，野茫茫， 风吹草低见牛羊。
图1-8 天穹
既然地上有半个球，不难想象地下也应有 半个球，合成一个球体—天球。
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第二节 天球坐标
天球
一、 天穹和天球
天穹：地平以上半个天球
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二、经线(meridian)=经度(longitude)
• 经线圈：全部经过地轴平面，和地球表面相交而 成圆，就是经线圈。每个经线圈都包含两条相差 180度经线，一条经线则只是一个半圆弧。 ❖经线都是大圆二分之一，都在两极相交，大小 相同； ❖本初子午线：经过英国Greenwich(格林尼治) 天文台经线（1884年确定），0°