航海学 项目一任务1:认识地球形状与地理坐标
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浙江交通职业技术学院 李德雄
项目一、航海基础知识
任务1、认识地球形状与地理坐标
一.地球形状(earth shape)
1.大地球体(geoid)
航海学中所指的地球形状并非是地球的自然表面形状,而是指由大 地水准面所包围的几何体的形状。
2.地球近似体(earth approximately system)
浙江交通职业技术学院 李德雄
任务1、认识地球形状与地理坐标
例题1-3:某船由36°50′.0 N,120°25′.0 W航行到 25°40′.0 N, 140°50′.0 W,求两地间纬差和经差。
解:根据公式
2 + 25°40′.0 N
2
-) 1 + 36°50′.0 N
1
D - 11°10′.0 S D
海图 GPS ; 海图 GPS
、 改正值在英版海图的标题栏或其附近有标注,
改正时,“同号相加,wenku.baidu.com号相减”。
浙江交通职业技术学院 李德雄
浙江交通职业技术学院 李德雄
Pn
任务1、认识地球形状与地理坐标
r
A
三.地球椭圆体要素
1.纬度圈半径r与纬度之关系 Q
r a cos 1 e2 sin 2
a Mmax
Q'
M
式中: e—— 偏心率, a——地球椭圆体长半轴,f——地理纬度。 Ps
2.椭圆体子午线上任意处的曲率半径M与纬度的关系
讨论:
会1第98十0年六西届安大坐会标上系的采推用荐的值b是,1a9=a765年37国8 1际4大0 米地测,量b=学6与35地6 球75物5米理学联合 WGS-84:世界测地系84(1984年美国GPS卫星导航系统参数):
a=6378137米,b=6356752米,c=298.257223563,
e=0.995021441886浙9江交通职业技术学院 李德雄
球测地系WGS-84)。同样,以地球质心为原点建立的空 间直角坐标系亦称为地心坐标系。
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任务1、认识地球形状与地理坐标
3、椭圆体定向 椭圆体定向是指确定椭圆体旋转轴的方向。
例如: 1984年世界大地坐标系(WGS-84) (World Geodetic System 1984): 坐标原点为地球质心,其地心空间直角坐标系的Z轴指
G
6)子过午地圈轴(的m平er面idi与an地c表irc相le交) 的截痕。Q
Q'
7)子午线(meridian)
过两地极的半个子午圈。
8)格林子午线(Greenwich meridian)
过英国伦敦格林威治天文台原址的子午线。 PS 9)测者子午线:通过某地测者的子午线。
浙江交通职业技术学院 李德雄
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任务1、认识地球形状与地理坐标
2、椭球体定位 椭球体定位是指确定椭球体中心的位置。通常可分为两
类:局部定位和地心定位。 1)局部定位
为保障椭球面与某一地区的大地水准面有最佳吻合的定 位方法称为局部定位(如局部地区的测地系)。 2)地心定位
为保障椭球面与全球范围内的大地水准面有最佳吻合, 而采用椭球中心与质心重合的定位方法称为地心定位(如全
体进行定位和定向,因此,当一个形状、大小和定位、定向都 已确定时,则标志着大地坐标系已经建立。 1、椭球体参数
椭球体常用参数主要由长半轴a和扁率c构成。 例如:
1954年北京坐标系 a=6378245m;c=1:298.30 1980西安坐标系 a=6378140m;c=1:298.257 WGS-84:a=6378137 ± 2(m) ;c=1:298.257223563
向国际时间局(BIH)1984.0定义的协议地极(CTP)方向, X轴指向BIH1984.0的协议子午面和协议地极CTP赤道的交 点,Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系。
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任务1、认识地球形状与地理坐标
4、不同大地坐标系间的关系 为使地球椭球体与本国(或局部地区)的大地水准面达
任务1、认识地球形状与地理坐标
瞬间海面、大地水准面 、地球椭圆面之关系
地球自然表面
瞬间海面
大地水准面
地球椭圆面
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二.地理坐标(geography coordinates)
1. 地球体上的基本点、线、圈
1)地轴(axis of the earth) :地球自西向东自转的轴。
到达地经度与起航地经度之差。
B
B.计算公式
D=B-A 或 D=2-1 ; C.计算注意事项
A
Q
Q'
D
a.计算时,E取+、W取-;
b.计算结束时
Ps
凡是正值(+),表示向东运动,称东经差,用“E”表示;
凡是负值(-),表示向西运动,称西经差,用“W”表示。
c.计算值大于180°时,用360°减计算值,符号相反。
任务1、认识地球形状与地理坐标
2. 地理坐标
1)地理经度()(geographic longitude)
(1)定义
Q
地球椭圆体上,过某地的子午线与
Pn
G Q'
格林子午线在赤道上所夹的劣弧(短弧)弧长。
Ps
(2)度量方法
以格林子午线为基准,向东(向西)以0°~180°计量。
向东度量时,称为东经,用“E”表示;
2)地极(terrestrial poles): 地轴与地表的相交点(PN、PS)。 3)赤道(equator)
地球椭圆体长半轴的端点绕地轴一周所在的痕迹。
4)赤道平面(plane of equator) 赤道所在的平面。
PN
测者
5)纬度圈(parallel of latitude)
地球体上与赤道平行的小圆。
例题1-1:求北京(3954 .4 N )至杭州(3000 .0 N )的纬差。 解:根据公式
-)
杭州2+ 3000 .0 N 北京1+ 3954 .4 N
D -954 .4
954 .4 S
答:北京至杭州的纬差为 954 .4 S 。
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任务1、认识地球形状与地理坐标
(2)经差(difference of longtitude)( D ) Pn A.定义
船舶定位与导航 项目一、航海基础知识
任务一、认识地球形状与地理坐标
浙江交通职业技术学院
李德雄
课程简介
本课程是航海技术专业的核心课程之一。目标是掌握 船舶在海上航行的航线选择与设计、船位测定方法和各种 条件下的航行方法,对船舶安全、经济航行提供保障,培 养学生分析问题与解决问题的能力。本专业学生应达到海 船船员无限航区或沿海航区3000总吨及以上三副适任证书 中相关理论考试和评估的要求。
(1 e2 sin 2 90)3
浙江交通职业技术学院 李德雄
a
a a2 a
(1 e2 ) b b
a
任务1、认识地球形状与地理坐标
四、大地坐标系简介 大地坐标系是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来
的坐标系。其位置用大地经度、大地纬度和大地高度表示。 大地坐标系的确立主要包含:选择一个椭球体、并对椭球
A.定义
到达地纬度B与起航地纬度A之差。 Q B.计算公式
A D
B
Q'
D=B-A 或 D=2-1
C.计算注意事项
Ps
a.计算时,N取+、S取-;
b.计算结束时
凡是正值(+),表示向北运动,称北纬差,用“N”表示;
凡是负值(-),表示向南运动,称南纬差,用“S”表示。
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任务1、认识地球形状与地理坐标
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任务1、认识地球形状与地理坐标
例题1-2:求北京( 11628 .2 E)至杭州( 12001.0 E )的经差。 解:根据公式
杭州经度: + 120°01′.0E
-) 北京经度: + 116°28′.2E
D
+ 3°32′.8
答:北京至杭州的经差为3°32′.8E 。
3°32′.8E
- 140°50′.0 W - 120°25′.0 W
- 20°25′.0 W
答:两地间纬差11°10′.0 S;经差20°25′.0 W。
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任务1、认识地球形状与地理坐标
例题1-4:某船由23°25′.0 N,106°14′.0 W航行到 8°16′.0S,100°08′.0 E,求两地间纬差和经差。
解:根据公式
2- 8°16′.0 S -) 1 + 23°25′.0 N
D - 31°41′.0 S
2 + 100°08′.0 E 1 - 106°14′.0 W
D + 206°22′.0 E
360°-206°22′.0 =153°38′.0 W
答:两地间纬差31°41′.0 S;经差153°38′.0 W。
1)第一近似体——地球圆球体(terrestrial sphere)。
R=360×60 '/2 =3437.7468 n mile=6366707 m
2)第二近似体——地球旋转椭圆体(ellipsoid of the earth)。
其中:扁率
c ab a
偏心率
e2
a2 b2 a2
3)第三近似体——地球椭球体(大地坐标系)
以赤道为基准,向北(或向南)
以0°~90°计量。
向北度量时,称为北纬,用“N”表示;
向南度量时,称为南纬,用“S”表示。
(3)表示方法
杭州纬度:30°00′.0N;
Q
Pn 切线
法线
A
Q'
北京纬度:39°54′.4N。
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Ps
任务1、认识地球形状与地理坐标
3)地心纬度(geocentric latitude)(e)
到最佳吻合,不同国家(地区)在大地测量时,往往采用适 合自己的坐标系,以保证测地精度。
由于GPS采用的是世界测地系(WGS-84),因此, 在具体利用海图定位时,应注意所用海图的坐标系与 (WGS-84)是否一致,若两者一致,可将GPS显示船位 直接标注在海图上。若两者不一致,则应通过下述公式修正 后方可定位。
M=
a(1 e2 )
(1 e2 sin 2 )3
1)=0º时, M
a(1 e2 ) (1 e2 sin2 )3
a(1 e2 ) (1 e2 sin2 0)3
a(1
e2
)
a
1
(1
b a
2 2
)
b2 a
b
2)=90º时, M
a(1 e2 )
a(1 e2 )
(1 e2 sin 2 )3
向西度量时,称为西经,用“W”表示。
(3)表示方法
杭州经度:120°01′.0E;北京经度:116°28′.2E。
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任务1、认识地球形状与地理 坐标
2)地理纬度geographic latitude()
(1)定义
过地球椭圆体子午线上某地的法线与赤道平面的夹角。
(2)度量方法
(1)定义
某地和地心(地球质心)的连线与赤道平面的
夹角。 (2)地心纬度改正量
-e=691″.5sin2 =11′.5 2sin2
Pn 切线
法线
A
Q
Q'
e
Ps 浙江交通职业技术学院 李德雄
任务1、认识地球形状与地理 坐标
4)纬差和经差
Pn
(1)纬差(difference of latitude)(D)
项目一、航海基础知识
任务1、认识地球形状与地理坐标
一.地球形状(earth shape)
1.大地球体(geoid)
航海学中所指的地球形状并非是地球的自然表面形状,而是指由大 地水准面所包围的几何体的形状。
2.地球近似体(earth approximately system)
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任务1、认识地球形状与地理坐标
例题1-3:某船由36°50′.0 N,120°25′.0 W航行到 25°40′.0 N, 140°50′.0 W,求两地间纬差和经差。
解:根据公式
2 + 25°40′.0 N
2
-) 1 + 36°50′.0 N
1
D - 11°10′.0 S D
海图 GPS ; 海图 GPS
、 改正值在英版海图的标题栏或其附近有标注,
改正时,“同号相加,wenku.baidu.com号相减”。
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Pn
任务1、认识地球形状与地理坐标
r
A
三.地球椭圆体要素
1.纬度圈半径r与纬度之关系 Q
r a cos 1 e2 sin 2
a Mmax
Q'
M
式中: e—— 偏心率, a——地球椭圆体长半轴,f——地理纬度。 Ps
2.椭圆体子午线上任意处的曲率半径M与纬度的关系
讨论:
会1第98十0年六西届安大坐会标上系的采推用荐的值b是,1a9=a765年37国8 1际4大0 米地测,量b=学6与35地6 球75物5米理学联合 WGS-84:世界测地系84(1984年美国GPS卫星导航系统参数):
a=6378137米,b=6356752米,c=298.257223563,
e=0.995021441886浙9江交通职业技术学院 李德雄
球测地系WGS-84)。同样,以地球质心为原点建立的空 间直角坐标系亦称为地心坐标系。
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任务1、认识地球形状与地理坐标
3、椭圆体定向 椭圆体定向是指确定椭圆体旋转轴的方向。
例如: 1984年世界大地坐标系(WGS-84) (World Geodetic System 1984): 坐标原点为地球质心,其地心空间直角坐标系的Z轴指
G
6)子过午地圈轴(的m平er面idi与an地c表irc相le交) 的截痕。Q
Q'
7)子午线(meridian)
过两地极的半个子午圈。
8)格林子午线(Greenwich meridian)
过英国伦敦格林威治天文台原址的子午线。 PS 9)测者子午线:通过某地测者的子午线。
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任务1、认识地球形状与地理坐标
2、椭球体定位 椭球体定位是指确定椭球体中心的位置。通常可分为两
类:局部定位和地心定位。 1)局部定位
为保障椭球面与某一地区的大地水准面有最佳吻合的定 位方法称为局部定位(如局部地区的测地系)。 2)地心定位
为保障椭球面与全球范围内的大地水准面有最佳吻合, 而采用椭球中心与质心重合的定位方法称为地心定位(如全
体进行定位和定向,因此,当一个形状、大小和定位、定向都 已确定时,则标志着大地坐标系已经建立。 1、椭球体参数
椭球体常用参数主要由长半轴a和扁率c构成。 例如:
1954年北京坐标系 a=6378245m;c=1:298.30 1980西安坐标系 a=6378140m;c=1:298.257 WGS-84:a=6378137 ± 2(m) ;c=1:298.257223563
向国际时间局(BIH)1984.0定义的协议地极(CTP)方向, X轴指向BIH1984.0的协议子午面和协议地极CTP赤道的交 点,Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系。
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任务1、认识地球形状与地理坐标
4、不同大地坐标系间的关系 为使地球椭球体与本国(或局部地区)的大地水准面达
任务1、认识地球形状与地理坐标
瞬间海面、大地水准面 、地球椭圆面之关系
地球自然表面
瞬间海面
大地水准面
地球椭圆面
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二.地理坐标(geography coordinates)
1. 地球体上的基本点、线、圈
1)地轴(axis of the earth) :地球自西向东自转的轴。
到达地经度与起航地经度之差。
B
B.计算公式
D=B-A 或 D=2-1 ; C.计算注意事项
A
Q
Q'
D
a.计算时,E取+、W取-;
b.计算结束时
Ps
凡是正值(+),表示向东运动,称东经差,用“E”表示;
凡是负值(-),表示向西运动,称西经差,用“W”表示。
c.计算值大于180°时,用360°减计算值,符号相反。
任务1、认识地球形状与地理坐标
2. 地理坐标
1)地理经度()(geographic longitude)
(1)定义
Q
地球椭圆体上,过某地的子午线与
Pn
G Q'
格林子午线在赤道上所夹的劣弧(短弧)弧长。
Ps
(2)度量方法
以格林子午线为基准,向东(向西)以0°~180°计量。
向东度量时,称为东经,用“E”表示;
2)地极(terrestrial poles): 地轴与地表的相交点(PN、PS)。 3)赤道(equator)
地球椭圆体长半轴的端点绕地轴一周所在的痕迹。
4)赤道平面(plane of equator) 赤道所在的平面。
PN
测者
5)纬度圈(parallel of latitude)
地球体上与赤道平行的小圆。
例题1-1:求北京(3954 .4 N )至杭州(3000 .0 N )的纬差。 解:根据公式
-)
杭州2+ 3000 .0 N 北京1+ 3954 .4 N
D -954 .4
954 .4 S
答:北京至杭州的纬差为 954 .4 S 。
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任务1、认识地球形状与地理坐标
(2)经差(difference of longtitude)( D ) Pn A.定义
船舶定位与导航 项目一、航海基础知识
任务一、认识地球形状与地理坐标
浙江交通职业技术学院
李德雄
课程简介
本课程是航海技术专业的核心课程之一。目标是掌握 船舶在海上航行的航线选择与设计、船位测定方法和各种 条件下的航行方法,对船舶安全、经济航行提供保障,培 养学生分析问题与解决问题的能力。本专业学生应达到海 船船员无限航区或沿海航区3000总吨及以上三副适任证书 中相关理论考试和评估的要求。
(1 e2 sin 2 90)3
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a
a a2 a
(1 e2 ) b b
a
任务1、认识地球形状与地理坐标
四、大地坐标系简介 大地坐标系是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来
的坐标系。其位置用大地经度、大地纬度和大地高度表示。 大地坐标系的确立主要包含:选择一个椭球体、并对椭球
A.定义
到达地纬度B与起航地纬度A之差。 Q B.计算公式
A D
B
Q'
D=B-A 或 D=2-1
C.计算注意事项
Ps
a.计算时,N取+、S取-;
b.计算结束时
凡是正值(+),表示向北运动,称北纬差,用“N”表示;
凡是负值(-),表示向南运动,称南纬差,用“S”表示。
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任务1、认识地球形状与地理坐标
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任务1、认识地球形状与地理坐标
例题1-2:求北京( 11628 .2 E)至杭州( 12001.0 E )的经差。 解:根据公式
杭州经度: + 120°01′.0E
-) 北京经度: + 116°28′.2E
D
+ 3°32′.8
答:北京至杭州的经差为3°32′.8E 。
3°32′.8E
- 140°50′.0 W - 120°25′.0 W
- 20°25′.0 W
答:两地间纬差11°10′.0 S;经差20°25′.0 W。
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任务1、认识地球形状与地理坐标
例题1-4:某船由23°25′.0 N,106°14′.0 W航行到 8°16′.0S,100°08′.0 E,求两地间纬差和经差。
解:根据公式
2- 8°16′.0 S -) 1 + 23°25′.0 N
D - 31°41′.0 S
2 + 100°08′.0 E 1 - 106°14′.0 W
D + 206°22′.0 E
360°-206°22′.0 =153°38′.0 W
答:两地间纬差31°41′.0 S;经差153°38′.0 W。
1)第一近似体——地球圆球体(terrestrial sphere)。
R=360×60 '/2 =3437.7468 n mile=6366707 m
2)第二近似体——地球旋转椭圆体(ellipsoid of the earth)。
其中:扁率
c ab a
偏心率
e2
a2 b2 a2
3)第三近似体——地球椭球体(大地坐标系)
以赤道为基准,向北(或向南)
以0°~90°计量。
向北度量时,称为北纬,用“N”表示;
向南度量时,称为南纬,用“S”表示。
(3)表示方法
杭州纬度:30°00′.0N;
Q
Pn 切线
法线
A
Q'
北京纬度:39°54′.4N。
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Ps
任务1、认识地球形状与地理坐标
3)地心纬度(geocentric latitude)(e)
到最佳吻合,不同国家(地区)在大地测量时,往往采用适 合自己的坐标系,以保证测地精度。
由于GPS采用的是世界测地系(WGS-84),因此, 在具体利用海图定位时,应注意所用海图的坐标系与 (WGS-84)是否一致,若两者一致,可将GPS显示船位 直接标注在海图上。若两者不一致,则应通过下述公式修正 后方可定位。
M=
a(1 e2 )
(1 e2 sin 2 )3
1)=0º时, M
a(1 e2 ) (1 e2 sin2 )3
a(1 e2 ) (1 e2 sin2 0)3
a(1
e2
)
a
1
(1
b a
2 2
)
b2 a
b
2)=90º时, M
a(1 e2 )
a(1 e2 )
(1 e2 sin 2 )3
向西度量时,称为西经,用“W”表示。
(3)表示方法
杭州经度:120°01′.0E;北京经度:116°28′.2E。
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2)地理纬度geographic latitude()
(1)定义
过地球椭圆体子午线上某地的法线与赤道平面的夹角。
(2)度量方法
(1)定义
某地和地心(地球质心)的连线与赤道平面的
夹角。 (2)地心纬度改正量
-e=691″.5sin2 =11′.5 2sin2
Pn 切线
法线
A
Q
Q'
e
Ps 浙江交通职业技术学院 李德雄
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4)纬差和经差
Pn
(1)纬差(difference of latitude)(D)