地理上“三北” 定义与关系.docVIP

地理上“三北” 定义与关系 　　摘 要：地理上真北、磁北、坐标北是常用的“三北”，在实际应用中很容易混淆，本文从本质上分析了三者的概念和相互联系及计算方法，为数据处理工作者和研究者提供依据，有一定的参考价值。 　　关键词：磁偏角 真北 子午收敛角 　　1.三北的定义 　　真北（也称正北）方向是沿地面某点真子午线的切线方向；坐标北（也称图北、方格北、网格北）方向是高斯投影时投影带的中央子午线的方向，也是高斯平面直角坐标系的坐标纵轴线方向；磁北方向是磁针在地面某点自由静止后磁针所指的方向。 　　2.三北的关系 　　三者的关系可用以下3个偏角表示： 　　磁偏角（磁北与真北）：磁北与真北的夹角叫磁偏角，如罕达汽幅1：50000图上磁偏角为11°08′，以真北为准，磁北偏于真北西侧叫西偏，否则叫东偏。 　　子午线收敛角（坐标北与真北）：真北（地理子午线北）与坐标北（中央子午线的北）的夹角叫子午线收敛角，以真北为准，也有西偏和东偏之分，坐标北偏于真北之西叫西偏，如罕达汽幅1：50000图上子午线收敛角为西偏2°12′。 　　磁坐偏角（磁北与坐标北）：即磁北与坐标北的夹角，以坐标北为准，磁北偏于坐标北西侧叫西偏。如罕达汽幅1：50000图上磁坐偏角为西偏8°56′。因为图上用的最多的是坐标线，量方位经常用罗盘，所以磁坐偏角是最重要的参数。 　　三北方向之间的关系：磁坐偏角＝子午线收敛角－磁偏角 　　图1 三北方向之间的关系 　　这三北是不重合的,(有部分时候网格北跟真北是重合的,有时不是,这取决于绘图时候选取的投影系统和坐标系同的不同)。地磁的南极在加拿大北海岸以北北纬 70°50和西经 90°的地方；地磁的北极处于南半球罗斯海西部南纬 70°10和东经 150°45的地方。明显跟地理北极是不重合的。因此在地球上每一点有真北、磁北和坐标北三种不同的指北方向线。因此，从某点到某一目标，就有三种不同方位角： 　　（1）真方位角。某点指向北极的方向线叫真北方向线，而经线，也叫真子午线。从某点的真北方向钱起，依顺时针方向到目标方向钱间的水手夹角，叫该点的真方位角。通常在精密测量中使用??? 　　（2）地球是一个大磁体，地球的磁极位置是不断变化的，某点指向磁北极的方向线叫磁北方向线，也叫磁子午线。在地形图南、北图廓上的磁南、磁北两点间的直线，为该图的磁子午线。从某点的磁北方向线起，依顺时针方向到目标方向线间的水平夹角，叫该点的磁方位角。 　　（3）坐标方位角。从某点的坐标纵线北起，依顺时针方向到目标方向线间的水平夹角，叫该点的坐标方位角。 　　真方位角和磁方位角之间的夹角就是磁偏角。这个可以通过指南针和地图读出。指南针静止时所在的直立平面称为地磁子午面，这个平面与地球的地理子午面间的夹角称为磁偏角。指南针静止时与水平面间的夹角称为磁倾角。在北京地区，地磁场 B＝0.548×10-4T，磁偏角为 -6°（偏东为正，偏西为负），磁倾角为 57°1。 　　3.角度计算 　　3.1磁偏角 　　磁偏角是指磁针静止时，所指的磁北方与真北的夹角。也就是某点磁北线与真北线之间的夹角。 　　图2 磁偏角示意图 　　各个地方的磁偏角不同，而且，由于磁极处在运动之中，某一地点磁偏角也会随时间而改变。磁场强度矢量的指向偏向真北方向以东称东偏，偏向真北方向以西称西偏。 　　磁偏角的度数是测量出来的，不是计算出来的。磁偏角的变化呈现出一定的规律，我国东部地区磁偏角为西偏，甘肃酒泉以西多为东偏。地磁极是接近南极和北极的，但并不和南极、北极重合，一个约在北纬72°、西经96°处；一个约在南纬70°、东经150°处。磁北极距地理北极大约相差1500km。在一天中磁北极的位置也是不停的变动，它的轨迹大致为一椭圆形，磁北极平均每天向北以40m。磁北极大约于2005年进入俄罗斯境内。在我国，正常情况下，磁偏角最大可达6度，一般情况为2-3度。地图上的磁偏角只是测图时的磁偏角（磁北比真北偏左，加上磁偏角；磁北比真北偏右，减去磁偏角；在我国一般是加上）。使用地图本身所注的磁偏角要注意出版年限，地图太老误差较大。 　　但实际应用中，如果精度要求不高，没必要也不可能实时去测量磁偏角，所以可以用下面的公式计算磁偏角。如果已经知道几年前的磁偏角的参考值A，又知道磁偏角的年变更值C，设间隔年数为n。则现在的磁偏角 等于几年前的磁偏角加上间隔年数n乘以年变更值C。即 ：=A+n*c。例如：北京地区年变更值C= -3′56″ ，1964年的磁偏角=5°17′23″，求39年后的2003年的磁偏角： 　　= A+n*c =5.29°-39*0.065°=2.76° 　　即地理上的南北方向比指南针所指的方向偏西2.76°。 　　表1 中国各地参考磁偏角 　　3.2子午收敛角 　　图3 高斯-克吕格平面