在地圖學中如何定義地理坐標系

A. 經緯度坐標是什麼

經緯度坐標是地理坐標，用緯度、經度表示地面點位置的球面坐標。地理坐標系以地軸為極軸，所有通過地球南北極的平面均稱為子午面。

地理坐標，就是用經緯度表示地面點位的球面坐標。在大地測量學中，對於地理坐標系統中的經緯度有三種提法：天文經緯度、大地經緯度和地心經緯度。

應用

隨著高科技的發展，人們對確定空中目標位置的准確性提出了更高的要求，例如雷達監測目標位置的地理坐標已經廣泛應用於各種科技領域。然而在實際應用中，針對不同的設計計算需求，結合各種坐標系的特點，必須對地理坐標進行轉換，以便於利用和進行輔助決策。

例如，在大地測量學中，常用天文經緯度定義地理坐標；地圖學中以大地經緯度定義地理坐標，而在地圖學研究及地圖學的小比例尺制圖中，通常將橢球體當成正球體，採用地心經緯度。

B. 什麼是天文地理坐標系及大地地理坐標系

用天文精度λ、天文緯度φ來表示,則稱為天文地理坐標系.
大地坐標（Geodetic Coordinate）:大地測量中以參考橢球面為基準面的坐標.地面點P的位置用大地經度L、大地緯度B和大地高H表示.當點在參考橢球面上時,僅用大地經度和大地緯度表示.大地經度是通過該點的大地子午面與起始大地子午面之間的夾角,大地緯度是通過該點的法線與赤道面的夾角,大地高是地面點沿法線到參考橢球面的距離.
宇宙的坐標叫做太陽黃經,是以地球為中心無限擴展的.把宇宙叫做天球 和地球上的緯度和經度差不多.天球北端叫北天極,南端叫南天極.和經緯度不同的是太陽黃經的表示不用N.S表示南北,更多的是用"+","-".宇宙中的赤道是把地球赤道無限延伸得到的一個平面.補充：
大地地理坐標系,也可稱為真實世界的坐標系,是用於確定地物在地球上位置的坐標系.一個特 定的地理坐標系是由一個特定的橢球體和一種特定的地圖投影構成,其中橢球體是一種對地 球形狀的數學描述,而地圖投影是將球面坐標轉換成平面坐標的數學方法.絕大多數的地圖 都是遵照一種已知的地理坐標系來顯示坐標數據.例如,全國1∶25萬地形圖就是採用在克拉 索夫斯基橢球體上的高斯－克呂格投影.

C. 地球橢圓面上的經緯線和地理坐標是如何規定的什麼叫地理坐標系

經度實際上是指各經線和地軸所在平面與本初子午線（或0°經線）和地軸所在平面之間的夾角（∠AOB），是一個二面角，因此經度最大值為180°，為與本初子午線正相對的經線的度數。從0°經線向東到180°經線之間度數依次增大為東經度數；相反，從0°經線向西到180°經線之間度數依次增大為西經度數。這說明度數值相同的東經線與西經線以0°經線和180°經線為對稱。關於兩地經度差值的計算是一個易錯點，兩條經線的經度差實際上也是這兩個經線平面的夾角，如圖2中L1與L2的經度差為∠BOF的度數，這個數值≤180°。讀圖1，緯度是指當地緯線上的點至地心的連線與赤道平面的夾角（∠DOB），這是一個線面角，夾角的最大值為90°。所以赤道為0°，極點為90°。1經線：定義：連接南北兩極的並同緯線垂直相交線,也稱子午線。特點：經線指示南北方向;所有經線都呈半圓狀且長度相等;兩條正相對的經線形成一個經線圈;任何一個經線圈都能把地球平分為兩個半球。緯線：定義：在地球儀上,順著東西方向,環繞地球儀一周的圓圈,叫做緯線。特點：所有的緯線都相互平行,並與經線垂直,緯線指示東西方向。緯線圈的大小和長度不等,赤道為最大，最長的緯線圈,從赤道向兩極緯線圈逐漸縮小,到南、北兩極縮小為點。特殊經線：1.東西半球：如沿西經20°和東經160°經線把地球切開，由西經20°向東到東經160°的半球叫；以西的半球叫。2.0°和180°經線：既不是東經也不是西經經線和緯線是人們為了在地球上確定位置和方向，在地球儀和地圖上畫出來的，地面上並沒有畫著經緯線。不過，你想要看到你所在地方的經線並不難：立一根竹竿在地上，當中午太陽升得最高的時候，竹竿的陰影就是你所在地方的經線。因為經線指示南北方向，所以，經線又叫子午線。國際上規定，把通過英國格林尼治天文台原址的那條經線，叫做0°經線，也叫本初子午線。從0°經線向東叫東經；向西叫西經。由於地球是個球體，所以東、西經各有180°。東經180°和西經180°是在同一條經線上，那就是180°經線。最長的緯線圈——赤道，叫做0°緯線。從赤道向北度量的緯度叫北緯；向南的叫南緯。南、北緯各有90°。北極是北緯90°。由於經線連接南北兩極，所以，所有的經線長度都相等，都表示南北方向。緯線都表示東西方向。經線和緯線互相垂直、互相交織，就構成了經緯網。我們在閱讀地圖的時候，就可以藉助經緯網來辨別方向，也可以判斷出地球上任何一點的經緯度位置。特殊緯線：1.0°緯線：赤道以北的半球，叫北半球；赤道以南的半球叫南半球。2.南北回歸線：23.5°3.南北極圈：66.5°4.低緯地區：0°--30°中緯地區：30°--60°高緯地區：60°--90°①同一經線上，跨緯度1°的弧長約是111km；②赤道上，跨經度1°的弧長約是111km；任一緯線上，跨經度1°的弧長約是111km×cos該地緯度；③跨經（緯）度相同的地圖，緯度越高，所表示的范圍越小；④圖幅相同的地圖，跨經（緯）度越廣，所表示的范圍越大，比例尺越小。

D. 用坐標表示地理位置 地理坐標怎麼表示

（1）選擇一個適當的參照點為原點建立直角坐標系，並確定x軸、y軸的正方向；

（2）根據具體問題確定適當的比例尺在坐標軸上標出長度單位；

（3）在坐標平面內畫出這些點，並寫出各點的坐標和各個地點的名稱。

地理坐標是用緯度、經度表示地面點位置的球面坐標。地理坐標系以地軸為極軸，所有通過地球南北極的平面均稱為子午面。

地理坐標，就是用經緯度表示地面點位的球面坐標。在大地測量學中，對於地理坐標系統中的經緯度有三種提法：天文經緯度、大地經緯度和地心經緯度。

(4)在地圖學中如何定義地理坐標系擴展閱讀：

一、地理坐標定義：

子午面與地球橢球面的交線，稱為經線或子午線。國際上統一規定以通過英國倫敦格林威治天文台的經線為起始經線（0°），也叫本初子午線。

從起始經線開始，向東、西各以180°計算，向東稱東經，向西稱西經。所有通過地軸的平面，都和地球表面相交而成為（橢）圓，這就是經線圈，每個經線圈都包括兩條相差180度的經線。所有經線都在兩極交會，呈南北方向，長度也彼此相等。經差1°在赤道上的緯線長約111km。

所有垂直於地軸的平面與地球橢球面的交線，稱為緯線。赤道緯度為零，赤道以北為北緯，以南為南緯，向北向南各分90°。緯度不同的緯線長度不相等。經差1°的緯線弧長為111cosB（km），式中B為緯度。

經緯線相互交織構成經緯網，以經度、緯度表示地面上點的位置的球面坐標稱為地理坐標。例如：我國首都北京位於北緯40度和東經116度的交點附近，昆明位於北緯25度和東經103度的交點附近。

由地球橢球體上任一點引一垂直於該點地平線的直線，其與赤道面相交所構成的夾角稱為地理緯度。任一點所在經線圈與起始經線圈間的夾角稱為該點的地理經度。

地球上或地圖上的點位表示為M（L,B）。在地圖上以內圖廓和經緯網（或分度帶）形式表示。在大於1∶10萬地形圖上，地理坐標網以圖廓形式表現，圖廓四角注記經緯度數值，內外圖廓間繪有分度帶。

在小比例尺地圖上和小於1∶20萬地形圖上，一般都直接繪有地理坐標網，並注有相應的經緯度數值，以此確定地區或地面點的地理位置。

二、分類：

（1）天文坐標系

天文坐標系是以鉛垂線為基準、以大地水準面為基準面建立的坐標系，它以天文經緯度（λ,ψ）表示地面點在大地水準面上的位置。

其中天文經度λ是觀測點天頂子午面與格林尼治天頂子午面間的二面角，地球上定義為本初子午面與觀測點之間的二面角；天文緯度ψ定義為鉛垂線與赤道平面間的夾角。

（2）大地坐標系

大地坐標系是以橢球面法線為基準線，以參考橢球面為基準面建立的坐標系，它以大地坐標（L,B,h）表示地面點在參考橢球面上的位置。

其中大地經度L為參考橢球面上某點的大地子午面與本初子午面間的二面角，大地緯度B為參考橢球面上某點的法線與赤道平面的夾角，北緯為正，南緯為負。

為h為大地高，即從觀測點沿橢球法線方向到橢球面的距離。我國目前常用坐標系為1954北京坐標系、1980國家大地坐標系以及2000國家大地坐標系（CGCS2000）。

（3）地心坐標系

地心坐標系是地固坐標系的一種，是指以總地球橢球為基準、原點與質心重合的坐標系，它與地球體固連在一起，與地球同步運動。

它以（L,B）來表示點的位置，其中L為地心經度，與大地經度一致；B為地心緯度，指參考橢球面上觀測點與橢球質心或中心連線與赤道面之間的夾角。

E. 地理坐標系的原理

地理坐標系依據其所選用的本初子午線、參考橢球的不同而略有區別。
地理坐標系可以確定地球上任何一點的位置。首先將地球抽象成一個規則的逼近原始自然地球表面的橢球體，稱為參考橢球體，然後在參考橢球體上定義一系列的經線和緯線構成經緯網，從而達到通過經緯度來描述地表點位的目的。需要說明的是經緯地理坐標系不是平面坐標系，因為度不是標準的長度單位，不可用其直接量測面積長度。
經緯度通常分為天文經緯度、大地經緯度和地心經緯度。常用的經度和緯度是從地心到地球表面上某點的測量角。通常以度或百分度為單位來測量該角度。
在球面系統中，水平線（或東西線）是等緯度線或緯線。垂直線（或南北線）是等經度線或經線。這些線包絡著地球，構成了一個稱為經緯網的格網化網路。
位於兩極點中間的緯線稱為赤道。它定義的是零緯度線。零經度線稱為本初子午線。對於絕大多數地理坐標系，本初子午線是指通過英國格林尼治的經線。其他國家/地區使用通過伯爾尼、波哥大和巴黎的經線作為本初子午線。經緯網的原點 (0,0) 定義在赤道和本初子午線的交點處。這樣，地球就被分為了四個地理象限，它們均基於與原點所成的羅盤方位角。南和北分別位於赤道的下方和上方，而西和東分別位於本初子午線的左側和右側。
通常，經度和緯度值以十進制度為單位或以度、分和秒 (DMS) 為單位進行測量。緯度值相對於赤道進行測量，其范圍是 -90°（南極點）到 +90°（北極點）。經度值相對於本初子午線進行測量。其范圍是 -180°（向西行進時）到 180°（向東行進時）。如果本初子午線是格林尼治子午線，則對於位於赤道南部和格林尼治東部的澳大利亞，其經度為正值，緯度為負值。

F. 地理坐標系和大地坐標系的區別

一、性質不同

1、地理坐標系（GeographicCoordinateSystem），是使用三維球面來定義地球表面位置，以實現通過經緯度對地球表面點位引用的坐標系。

2、大地坐標系是大地測量中以參考橢球面為基準面建立起來的坐標系。

二、作用不同

1、地理坐標系：定義了地表點位的經緯度，並且根據其所採用的參考橢球體參數還可求得點位的絕對高程值。

2、大地坐標系：是大地測量的基本坐標系，它是大地測量計算，地球形狀大小研究和地圖編制等的基礎。

(6)在地圖學中如何定義地理坐標系擴展閱讀

我國大地坐標系經歷了幾次重要變化。

1、建國初期，為滿足國家經濟建設和國防建設的急需，在天文大地網邊布設邊平差的基礎上建立了1954北京坐標系。

2、20世紀80年代，在全國天文大地網整體平差的基礎上建成了1980西安坐標系。

3、20世紀末至21世紀初，在中國地殼運動觀測網路、全國UPS一/二級網和全國UPSA/B級網等整體平差的基礎上又建成了新一代國家大地坐標系—2000中國大地坐標系。

G. 如何定義坐標系

為了說明質點的位置、運動的快慢、方向等，必須選取其坐標系。在參照系中，為確定空間一點的位置，按規定方法選取的有次序的一組數據，這就叫做「坐標」。在某一問題中規定坐標的方法，就是該問題所用的坐標系。坐標系的種類很多，常用的坐標系有：笛卡爾直角坐標系、平面極坐標系、柱面坐標系（或稱柱坐標系）和球面坐標系(或稱球坐標系)等。中學物理學中常用的坐標系，為直角坐標系，或稱為正交坐標系。從廣義上講：事物的一切抽象概念都是參照於其所屬的坐標系存在的，同一個事物在不同的作標系中就會有不同抽象概念來表示，坐標系表達的事物有聯系的抽象概念的數量【既坐標軸的數量】就是該事物所處空間的維度。兩件能相互改變的事物必須在同坐標系中。

H. 地理坐標的概念

地理坐標是用經度和緯度表示地面點位置的球面坐標。地理坐標系統包括三種經緯度，即天文經緯度、大地經緯度和地心經緯度，相應建立了三種坐標系，即天文坐標系、大地坐標系和地心坐標系。

I. 經緯度坐標定位是什麼

經緯度坐標是：地理坐標，用緯度、經度表示地面點位置的球面坐標。地理坐標系以地軸為極軸，所有通過地球南北極的平面均稱為子午面。

地理坐標，就是用經緯度表示地面點位的球面坐標。在大地測量學中，對於地理坐標系統中的經緯度有三種提法：天文經緯度、大地經緯度和地心經緯度。

應用：

隨著高科技的發展，人們對確定空中目標位置的准確性提出了更高的要求，例如雷達監測目標位置的地理坐標已經廣泛應用於各種科技領域。然而在實際應用中，針對不同的設計計算需求，結合各種坐標系的特點，必須對地理坐標進行轉換，以便於利用和進行輔助決策。

例如，在大地測量學中，常用天文經緯度定義地理坐標；地圖學中以大地經緯度定義地理坐標，而在地圖學研究及地圖學的小比例尺制圖中，通常將橢球體當成正球體，採用地心經緯度。

J. 地圖數學基礎的地球坐標系與大地定位

地球表面上的定位問題，是與人類的生產活動、科學研究及軍事國防等密切相關的重大問題。具體而言，就是球面坐標系統的建立。 用經緯度表示地面點位的球面坐標。
① 天文經緯度：
表示地面點在大地水準面上的位置，用天文經度和天文緯度表示。
天文經度：觀測點天頂子午面與格林尼治天頂子午面間的兩面角。在地球上定義為本初子午面與觀測點之間的兩面角。
天文緯度： 在地球上定義為鉛垂線與赤道平面間的夾角。
② 大地經緯度：
表示地面點在參考橢球面上的位置，用大地經度 、大地緯度和大地高表示。
大地經度 ：指參考橢球面上某點的大地子午面與本初子午面間的兩面角。東經為正，西經為負。
大地緯度 ：指參考橢球面上某點的垂直線（法線）與赤道平面的夾角。北緯為正，南緯為負。
③ 地心經緯度：
即以地球橢球體質量中心為基點，地心經度同大地經度，地心緯度是指參考橢球面上某點和橢球中心連線與赤道面之間的夾角。
在大地測量學中，常以天文經緯度定義地理坐標。
在地圖學中，以大地經緯度定義地理坐標。
在地理學研究及地圖學的小比例尺制圖中，通常將橢球體當成正球體看，採用地心經緯度。 1.中國的大地坐標系
中國1952年前採用海福特（Hayford）橢球體 ；
1953—1980年採用克拉索夫斯基橢球體（坐標原點是前蘇聯玻爾可夫天文台） ；
自1980年開始採用 GRS 1975（國際大地測量與地球物理學聯合會 IUGG 1975 推薦）新參考橢球體系，並確定陝西涇陽縣永樂鎮北洪流村為「1980西安坐標系」大地坐標的起算點。
2.中國的大地控制網
由平面控制網和高程式控制制網組成，控制點遍布全國各地。
平面控制網 : 按統一規范，由精確測定地理坐標的地面點組成，由三角測量或導線測量完成，依精度不同，分為四等。
高程式控制制網 : 按統一規范，由精確測定高程的地面點組成，以水準測量或三角高程測量完成。依精度不同，分為四等。
中國高程起算面是黃海平均海水面。
1956年在青島觀象山設立了水準原點，其他各控制點的絕對高程均是據此推算，稱為1956年黃海高程系。
1987年國家測繪局公布：啟用《1985國家高程基準》取代《黃海平均海水面》，其比《黃海平均海水面》上升29毫米。