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第一章 坐标、方向与距离 第一节 地理坐标 一、地球的形状 经科学家通过卫星分析得出地球的精确形状是： 如果用一个正圆球体与地球进行比较的话，地球是一个“梨状体”，北极位于梨把，南极位于梨底。从赤道往北到北纬40°的地方，地球比正圆体略小；从北纬40°以上，情况正好相反，而且纬度越高越显著，在地球的北极，高出正圆球体18.9m。南半球的情况与北半球相反，从赤道到南纬60°，地球鼓了起来，此后就凹了下去，在地球南极约凹进正圆球体25.8m。实际上。地球自然表面的形状是非常复杂的，表面上有高山和深谷崎岖不平。但地球非常巨大，与地球的半径（6,370km）相比,就显得非常之小。因此，大地测量工作者设想了一个大地水准面。 1、大地水准面： 所谓的大地水准面，是一个最基本的水准面，它是一个假想的、与完全均衡状态的海洋面相吻合的水准面。如果将它向大陆延伸，并且使这一延伸面始终保持在任何地方都与该地的铅垂线相交成直角，则这一连续的、无叠痕的、无棱角的闭合水准面，称为大地水准面，也是理想的地球表面。 大地球体：被大地水准面所围成的球体称为大地球体。它是一个不规则的几何体。这就是地球的形状。一般在应用上有二个近似体： 2、大地球体的近似体 第一近似体：为了计算方便,地球圆球体，R＝6371110m。 第二近似体： 在较为准确的航海计算中,地球椭圆体 二、地球上的基本点、线、圈 1、地轴—地球自转的轴（PNPS),即通过地球中心连接南极和北极的一条假想的线。 2、地极—地轴与地球表面相交的两点。 3、赤道—通过地心,垂直于地轴的平面与地球表面的截痕。分为南半球和北半球。 4、经线—又称子午线，通过地面某点并连接地球南北两极之间的半个大圆。 5、格林经线—通过英国伦敦格林尼治天文台原址的经线。又称本初子午线或零度经线。 6、纬度平行圈简称纬圈—平行于赤道的小圆。 三、地理坐标 1．地理坐标：地球椭圆体表面任意一点的位置，都可以用地理坐标，即地理经度和地理纬度来确定。航海上是用地理坐标来表示船舶和物标的位置。 地理坐标的基准圈：赤道和格林子午线。 起算点：格林子午线与赤道的交点。 坐标值：地理经度和地理纬度。 2、地理纬度和地理经度 ．地理纬度（geographic latitude）：椭圆子午线上某点的法线与赤道面的交角。代号用或Lat 来表示。某点的地理纬度的计算方法是：从赤道起算，向北或向南由0°到90°计量。在赤道以北的称为北纬，用N标示；在赤道以南的称为南纬，用S标示。 地理经度（geographic longitude）： 格林子午线与某点子午线之间的赤道短弧，或此短弧所对的球心角或极角。用代号λ或Long来表示。某点经度的计算方法是，从格林子午线起算，向东或向西由000°到180°计量到该点的子午线。向东计算的称东经，用E标示；向西计算的称西经，用W标 3、纬差和经差 纬差（difference of latitude）：两地之间纬度的代数差。用符号D表示。纬差也有方向性，其确定的原则是：以起始点的纬度为基准，当到达点在起始点的北面称为北纬差，用N标示；当到达点在起始点的南面称为南纬差，用S标示。 已知起始点的纬度1，与到达点的纬度2时。可用下列公式计算纬差： D?=2-1 运算中规定北纬为“＋”，南纬为“—”。算得纬差为“＋”时，为北纬差；算得纬差为“—”时，则为南纬差。 如果计算经差和纬差的两点，并不是航行中的起始点和到达点，则应以计算的基准点作为起始点，而另一点作为到达点来进行计算。 经差 经差（difference of longitude）：两地之间经度的代数差，用符号Dλ表示。经差有方向性，其确定的原则是：以起始点的经度为基准，当到达点在起始点的东面称为东经差，用E标示；当到达点在起始点的西面称为西经差，用W标示。 Dλ=λ2-λ1 运算中规定东经为“＋”，西经为“—”。当算得经差为“＋”时，则为东经；当算得经差为“—”时，则为西经。经差不能大于180°。当计算结果大于180°时，则用360°相减，其结果方向相反。 纬差和经差计算 例1、某船由33°48’.0N，123°16’.0w航行至46°28’.0N，96°14’.0w求两地的纬差和经差。 例2、某船由55°18’.0S，122°21’.0E航行至66°24’.0N，154°13’.0w求两地的纬差和经差。 四、大地坐标系 不同国家在建立大地坐标系，确定地球椭圆体的相互关系时，为了使选定的地球椭圆体与其所在地区的大地水准面更为接近，往往采用不同的坐标系。 例如：GPS卫星导航系统（美国）、DGPS以及ECDIS使用的是WGS