上海海事职技术学院航海学备课笔记.doc

上海海事职业技术学院《航海学》备课笔记 基础知识 地球形状与地理坐标 一、地球形状 航海上船舶和物标的坐标、方向和距离等，都是建立在一定形状的地球表面的，要研究坐标、方向和距离等航海基本问题，必须首先对地球的形状和大小作一定的了解。 1．地球的自然形状 地球自然表面有高山、峡谷、平原、江河、湖泊和海洋等，是一个崎岖不平、非常复杂的不规则曲面。这种自然表面难以用数学公式加以描述，无法在此基础上研究航海的基本问题。然而，由于地球体积较大，这种局部的起伏与地球半径相对比是非常之小的。例如，我国的珠穆朗玛峰虽高达8 848m，但与6 370km的地球半径相比，仅为地球半径的0.1‰左右，它对整个地球形状的影响是微不足道的。因此，我们可以用占地球表面约7l％的海水面的形状来描述地球形状。 2．大地球体 设想一个与平均海面相吻合的水准面，并将其向陆地延伸，且保持该延伸面始终与当地的铅垂线相垂直，这样所形成的连续不断的、光滑的闭合水准面，叫做大地水准面。所谓地球形状，并不是指地球表面的自然形状，而是指由大地水准面所包围的几何体——大地球体的形状。 由于地球内部物质分布不均匀及地球表面起伏的影响，大地球体依然是不规则的几何体。航海上，不同场合，根据不同的精度要求，往往将大地球体看做不同的近似体。 3．第一近似体——地球圆球体 航海上为了计算上的简便，在精度要求不高的情况下，通常将大地球体当做地球圆球体。 根据航海上常用的距离单位(海里／n mile)的定义，可推算地球圆球体半径R： R=360??60?/2?=3437.7468 n mile=6366707m 4．第二近似体——地球椭圆体 在大地测量学、海图学和需要较为准确的航海计算中常将大地球体当做两极略扁的地球椭圆体。地球椭圆体即旋转椭圆体(图1—1—1)。它是由椭圆PNQPsQ 绕其短轴PN Ps旋转而成的几何体。表示地球椭圆体的参数有：长半轴a、短半轴b、扁率c和偏心率e。它们之间的关系是： 所以 二、地理坐标 1．地球上的基本点、线、圈 地理坐标是建立在地球椭圆体表面上的。要建立地理坐标，首先应在地球椭圆体表面上确定坐标的起算点和坐标线图网。如图1—1—2所示： 椭圆短轴即地球的自转轴——地轴 (PN PS)； 地轴与地表面的两个交点是地极，在北半球的称为北极(PN)，在南半球的称为南极(PS)； 通过地球球心且与地轴垂直的平面称为赤道平面，赤道平面与地表面相交的截痕称为赤道(QQ? )，它将地球分为南、北两个半球； 任何一个与赤道面平行的平面称为纬度圈平面，它与地表面相交的截痕是个小圆，称为纬度圈(AA’)； 通过地轴的任何一个平面是子午圈平面，它与地表面相交的截痕是个椭圆，称为子午圈(PN Q PS Q? )； 由北半球到南半球的半个子午圈，叫做子午线。又称经线（PN Q PS PN Q? PS）； 通过英国伦敦格林尼治天文台子午仪的子午线，叫做格林子午线或格林经线(PN G Ps)。 2．地理坐标 地球表面任何一点的位置，可以用地理坐标，即地理经度和地理纬度来表示。 地理经度简称经度，地面上某点的地理经度为格林经线与该点子午线在赤道上所夹的短弧，用? 或Long表示。某点地理经度的度量方法为：自格林子午线起算，向东或向西度量至该点子午线，由0°~180°计量，向东度量的称为东经，用E标示；向西度量的称为西经，用W标示。例如北京的经度为116°28′．2 E。 地理纬度简称纬度。地球椭圆子午线上某点的法线与赤道面的夹角称为该点的地理纬度，用? 或Lat表示。某点地理纬度的度量方法为：自赤道起算，向北或向南度量至该点所在纬度圈，由0°~90°计量。向北度量的称为北纬，用N标示；向南度量的为南纬，用S标示。例如北京的纬度为39°54′．4 N。 纬度圈上各点的纬度相等，经线上各点的经度也都相等。格林经线与赤道的交点为地理坐标的起算点，经线与纬度圈所构成的图网为坐标线图网。 3．纬差与经差 纬差为两地纬度之代数差，用符号D?表示；经差为两地经度之代数差，用D?表示。 纬差和经差是有方向性的，应根据起算点和到达点的相对位置关系确定：如到达点位于起算点以北，为北纬差；位于起算点以南，则为南纬差。同样，如到达点位于起算点以东，为东经差；位于起算点以西，则为西经差。其计算公式如下； D?＝?2??1 D?＝?2??1 式中：?1，?2——起始点纬度和到达点纬度； ?1，?2——起始点经度和到达点经度。 计算中注意： (1)北纬、东经取正值(+)，南纬、西经取负值 (?)； (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