地球概論第一章(1)

1、 地球概論地球概論湖北師范學(xué)院城市與環(huán)境學(xué)院湖北師范學(xué)院城市與環(huán)境學(xué)院授課人：吳樂知授課人：吳樂知第二講第二講Chapter 1 地理坐標(biāo)和天球坐標(biāo)第一節(jié) 球面三角形 基本知識(shí)一、球面三角學(xué)的基本知識(shí)1、球面三角形 球面 球體 小圓 大圓 極第一節(jié) 球面三角形基本知識(shí)：與一定點(diǎn)等距離的空間的點(diǎn)的軌跡：由球面圍成的幾何體球面三角形 在球面上，由三條大圓弧圍成的幾何圖形 球面角 邊第一節(jié) 球面三角形基本知識(shí)2、球面三角形正弦公式 球面三角形各邊的正弦與其對(duì)角的正弦成正比。 如圖，第一節(jié) 球面三角形基本知識(shí)3、球面三角形邊的余弦公式 球面三角形一邊的余弦等于另二邊的余弦的乘 積加上這兩邊的正弦及其夾

2、角余弦的乘積。 如下圖：cosa=cosbxcosc+sinbxsincxcosA cosb=coscxcosa+sincxsinaxcosB cosc=cosaxcosb+sinaxsinbxcosC 第一節(jié) 球面三角形基本知識(shí)4、球面坐標(biāo)的一般原理 在球面上確定點(diǎn)的坐標(biāo)，類似于平面坐標(biāo)， 需要先布置坐標(biāo)網(wǎng)。如在下圖，首先，選定 一條球的直徑PP，作為坐標(biāo)系的軸。選擇不 同的軸線，便構(gòu)成不同的球面坐標(biāo)系。 軸 極 基圈 輔圈 原點(diǎn) 第一節(jié) 球面三角形基本知識(shí)第二節(jié)第二節(jié) 地理坐標(biāo)地理坐標(biāo)Chapter 1 地理坐標(biāo)和天球坐標(biāo)主要內(nèi)容主要內(nèi)容C 地球上的經(jīng)緯線地球上的經(jīng)緯線C 地球上的方向地球

3、上的方向C 經(jīng)度和緯度經(jīng)度和緯度C 地理坐標(biāo)地理坐標(biāo)C 球面坐標(biāo)模式球面坐標(biāo)模式第二節(jié) 地理坐標(biāo)一、地球上的經(jīng)緯線一、地球上的經(jīng)緯線 地理定位的需要地理定位的需要q二直線交于一點(diǎn)二直線交于一點(diǎn)q每地點(diǎn)都可看作是特定經(jīng)線和緯線的交點(diǎn)每地點(diǎn)都可看作是特定經(jīng)線和緯線的交點(diǎn) 虛擬的、人為的虛擬的、人為的 經(jīng)線和緯線都是地球上的圓經(jīng)線和緯線都是地球上的圓q大圓：同一球面上最大的圓，其圓心即為球大圓：同一球面上最大的圓，其圓心即為球心；心；q小圓：大圓以外的圓小圓：大圓以外的圓第二節(jié) 地理坐標(biāo)緯線（圈）緯線（圈）概念概念 特點(diǎn)特點(diǎn) 赤道赤道極極經(jīng)線經(jīng)線經(jīng)圈和經(jīng)線經(jīng)圈和經(jīng)線特點(diǎn)特點(diǎn)本初子午線本初子午線本地子

4、午線本地子午線oNS第二節(jié) 地理坐標(biāo)無數(shù)條；無數(shù)條；相互平行；相互平行；大小不等大小不等無數(shù)條；無數(shù)條；交于南北極；交于南北極；大小相等；大小相等；與緯線相互垂直與緯線相互垂直經(jīng)線和緯線經(jīng)線和緯線緯線平面垂直于地軸緯線平面垂直于地軸, ,經(jīng)線平面都通過地軸經(jīng)線平面都通過地軸第二節(jié) 地理坐標(biāo)英國英國Greenwich天文臺(tái)天文臺(tái),現(xiàn)現(xiàn)為天文博物館為天文博物館天文臺(tái)內(nèi)展出早期的天文望遠(yuǎn)鏡、天文臺(tái)內(nèi)展出早期的天文望遠(yuǎn)鏡、星象圖和天文鐘等星象圖和天文鐘等第二節(jié) 地理坐標(biāo)通過通過Greenwich天文臺(tái)內(nèi)古老的天文臺(tái)內(nèi)古老的天文望遠(yuǎn)鏡觀察宇宙天文望遠(yuǎn)鏡觀察宇宙腳跨東西半球腳跨東西半球, 即通過即通過Gr

5、eenwich 天文臺(tái)的本初子午天文臺(tái)的本初子午線線(0經(jīng)線經(jīng)線)。第二節(jié) 地理坐標(biāo)二、地球上的方向（地平）二、地球上的方向（地平）經(jīng)線代表南北方向經(jīng)線代表南北方向 北：即沿經(jīng)線指向北極北：即沿經(jīng)線指向北極 南：即沿經(jīng)線指向南極南：即沿經(jīng)線指向南極2. 2. 緯線代表東西方向緯線代表東西方向 東：順地球自轉(zhuǎn)的方向東：順地球自轉(zhuǎn)的方向 西：逆地球自轉(zhuǎn)的方向西：逆地球自轉(zhuǎn)的方向有限的方向；北極是向北的終點(diǎn)，也是向南的起點(diǎn)無限的方向；理論上的亦東亦西-A、B兩地互為東西；實(shí)際上的非東即西-取、兩點(diǎn)間的劣弧判斷 第二節(jié) 地理坐標(biāo)3. 地球上的方向與地球自轉(zhuǎn)地球上的方向與地球自轉(zhuǎn)q我國傳統(tǒng)上把我國傳統(tǒng)上

6、把正午正午太陽所在方向定為正南，太陽所在方向定為正南，而把日出日落的方向視為東西方向；而把日出日落的方向視為東西方向；q東西方向與地球自轉(zhuǎn)相聯(lián)系；東西方向與地球自轉(zhuǎn)相聯(lián)系；q在用時(shí)針的方向表述地球自轉(zhuǎn)方向時(shí)，必須在用時(shí)針的方向表述地球自轉(zhuǎn)方向時(shí)，必須明確觀測(cè)者是明確觀測(cè)者是立足于哪個(gè)半球觀測(cè)地球自轉(zhuǎn)立足于哪個(gè)半球觀測(cè)地球自轉(zhuǎn)的。的。第二節(jié) 地理坐標(biāo)十二支表示地平方向。十二支表示地平方向。其中子午表示南北，卯其中子午表示南北，卯酉表示東西。酉表示東西。地球自轉(zhuǎn)方向地球自轉(zhuǎn)方向向東。向東。在北半球看，呈逆時(shí)針在北半球看，呈逆時(shí)針方向；在南半球看，呈方向；在南半球看，呈順時(shí)針方向。順時(shí)針方向。第二節(jié)

7、 地理坐標(biāo)4. 地球上點(diǎn)的相互方向的判斷q比較南北方向：看該點(diǎn)更靠近、 哪個(gè)極q比較東西方向：首先選取二點(diǎn)間的 劣弧，然后看是順著還是逆著地球 自轉(zhuǎn)方向由一點(diǎn)到達(dá)另一點(diǎn)。第二節(jié) 地理坐標(biāo)方向的練習(xí)方向的練習(xí)判斷下二圖中，、各位判斷下二圖中，、各位于點(diǎn)的什么方向？于點(diǎn)的什么方向？ N SBACDEABCDE第二節(jié) 地理坐標(biāo)三、經(jīng)度和緯度三、經(jīng)度和緯度（一）緯度（一）緯度() () 一地相對(duì)于赤道平一地相對(duì)于赤道平 面的南北方向和角度面的南北方向和角度 1. 1. 線面角線面角 本地法線與赤道平面的夾角本地法線與赤道平面的夾角oNSA與本地地面的切平與本地地面的切平面相垂直的線面相垂直的線 第二節(jié)

8、 地理坐標(biāo)2. 2. 度量度量 赤道為起始面赤道為起始面 經(jīng)線弧的讀數(shù)經(jīng)線弧的讀數(shù) A：40（）（）3. 3. 方向方向 北緯北緯009090 南緯南緯0090904.4.同一緯線上各地點(diǎn)具有相同的緯度同一緯線上各地點(diǎn)具有相同的緯度 第二節(jié) 地理坐標(biāo)oNSAwhy（二）經(jīng)度（二）經(jīng)度( () ) 本地子午面的東西方向和角距離本地子午面的東西方向和角距離 1. 1. 兩面角兩面角 2. 2. 度量度量 本初子午線為起點(diǎn)本初子午線為起點(diǎn) 赤道弧的讀數(shù)赤道弧的讀數(shù) 3. 3. 方向方向 東經(jīng)東經(jīng)00180180E E 西經(jīng)西經(jīng)00180180W W 第二節(jié) 地理坐標(biāo)oNSA4.4.同一經(jīng)線各地具相同

9、經(jīng)度同一經(jīng)線各地具相同經(jīng)度5. 5. 地球上東西兩半球的界線是地球上東西兩半球的界線是2020和和160160，而不是而不是和和180180經(jīng)線。經(jīng)線。因?yàn)橐驗(yàn)榻?jīng)線通過英國、法國、西班牙等國，若以經(jīng)線通過英國、法國、西班牙等國，若以此為界則使這些國家分屬兩個(gè)半球。此為界則使這些國家分屬兩個(gè)半球。 第二節(jié) 地理坐標(biāo)經(jīng)度和緯度經(jīng)度和緯度 緯度是線面角，即本地法線與赤道平面的交角；緯度是線面角，即本地法線與赤道平面的交角； 經(jīng)度是兩面角，即本地子午面與本初子午面的交角。經(jīng)度是兩面角，即本地子午面與本初子午面的交角。第二節(jié) 地理坐標(biāo)（三）經(jīng)緯度的間隔（三）經(jīng)緯度的間隔由于經(jīng)緯線的不等長，造成經(jīng)緯度的間

10、隔不同。由于經(jīng)緯線的不等長，造成經(jīng)緯度的間隔不同。C緯度的間隔是固定的緯度的間隔是固定的因?yàn)榻?jīng)線大小等長（大圓），萬因?yàn)榻?jīng)線大小等長（大圓），萬KM/KM/經(jīng)圈，經(jīng)圈， 所以每度緯度的間隔為所以每度緯度的間隔為4 4萬萬KM/360KM/3600 0=111KM/1=111KM/10 0C經(jīng)度的間隔隨緯度的升高而減小經(jīng)度的間隔隨緯度的升高而減小因?yàn)榫暰€大小隨緯度升高而減小（大小不等的因?yàn)榫暰€大小隨緯度升高而減?。ù笮〔坏鹊膱A），所以經(jīng)度圓），所以經(jīng)度0 0的間隔在赤道上最長，為的間隔在赤道上最長，為111KM/1111KM/10 0，而向兩極逐漸縮短。，而向兩極逐漸縮短。第二節(jié) 地理坐標(biāo)第二節(jié)

11、 地理坐標(biāo)經(jīng)線的間隔隨緯度增大而減小經(jīng)線的間隔隨緯度增大而減小第二節(jié) 地理坐標(biāo)在墨卡托投影圖上的經(jīng)緯線。經(jīng)線互相平行，緯線間隔由赤道向兩極增大，以致格陵蘭島比南美洲還大。第二節(jié) 地理坐標(biāo)四、地理坐標(biāo)（一）概念（一）概念 地理坐標(biāo)即用經(jīng)度和緯度來表示某地地理地理坐標(biāo)即用經(jīng)度和緯度來表示某地地理位置的方法。位置的方法。 一個(gè)地點(diǎn)的經(jīng)度和緯度即它的地理坐標(biāo)。一個(gè)地點(diǎn)的經(jīng)度和緯度即它的地理坐標(biāo)。 如（如（0 0，1 10 0） 科學(xué)性、唯一性科學(xué)性、唯一性（二）書寫格式（二）書寫格式 如：北京（如：北京（0 0，116116） 濟(jì)南（濟(jì)南（36364242，117117） 兩極只寫緯度，即兩極只寫緯度

12、，即和和S S。第二節(jié) 地理坐標(biāo)五、球面坐標(biāo)模式五、球面坐標(biāo)模式o基圈基圈度量緯度的起點(diǎn)，經(jīng)度也度量緯度的起點(diǎn)，經(jīng)度也是度量它的一段弧是度量它的一段弧 輔圈輔圈垂直于基圈的大圓垂直于基圈的大圓 緯度緯度球面上任一點(diǎn)相對(duì)于球面上任一點(diǎn)相對(duì)于基圈的方向和角距離基圈的方向和角距離 經(jīng)度經(jīng)度球面上任一點(diǎn)所在輔圈相對(duì)球面上任一點(diǎn)所在輔圈相對(duì)于始圈的方向和角距離于始圈的方向和角距離 始圈：度量經(jīng)度的起始面始圈：度量經(jīng)度的起始面原點(diǎn)極極第二節(jié) 地理坐標(biāo)課堂討論 緯度是一個(gè)線面角，其中線為本地法緯度是一個(gè)線面角，其中線為本地法線，請(qǐng)問地面法線與該地同地心的連線，請(qǐng)問地面法線與該地同地心的連線有何不同？線有何不

13、同？第二節(jié) 地理坐標(biāo)地球?yàn)橐坏厍驗(yàn)橐槐馇蝮w扁球體地面法線地面法線點(diǎn)同地點(diǎn)同地心的連線心的連線地面法線點(diǎn)同地心的連線地理緯度地理緯度與地心緯度與地心緯度第二節(jié) 地理坐標(biāo)北極赤道面 南 極地心赤道面1(度)15304560759061012106第二節(jié) 地理坐標(biāo)* * * 地理緯度與地心緯度的差值地理緯度與地心緯度的差值, ,以以4545度緯度為最大。度緯度為最大。作業(yè)作業(yè)如以通過北京（如以通過北京（1161160 0E E）的經(jīng)線為本初子午線，）的經(jīng)線為本初子午線，那么，現(xiàn)在的那么，現(xiàn)在的0 00 0經(jīng)線的經(jīng)度將是多少？經(jīng)線的經(jīng)度將是多少？如以現(xiàn)在的如以現(xiàn)在的1201200 0E E經(jīng)線為本初子午線，那么，經(jīng)線為本初子午線，那