在地图学中如何定义地理坐标系

A. 经纬度坐标是什么

经纬度坐标是地理坐标，用纬度、经度表示地面点位置的球面坐标。地理坐标系以地轴为极轴，所有通过地球南北极的平面均称为子午面。

地理坐标，就是用经纬度表示地面点位的球面坐标。在大地测量学中，对于地理坐标系统中的经纬度有三种提法：天文经纬度、大地经纬度和地心经纬度。

应用

随着高科技的发展，人们对确定空中目标位置的准确性提出了更高的要求，例如雷达监测目标位置的地理坐标已经广泛应用于各种科技领域。然而在实际应用中，针对不同的设计计算需求，结合各种坐标系的特点，必须对地理坐标进行转换，以便于利用和进行辅助决策。

例如，在大地测量学中，常用天文经纬度定义地理坐标；地图学中以大地经纬度定义地理坐标，而在地图学研究及地图学的小比例尺制图中，通常将椭球体当成正球体，采用地心经纬度。

B. 什么是天文地理坐标系及大地地理坐标系

用天文精度λ、天文纬度φ来表示,则称为天文地理坐标系.
大地坐标（Geodetic Coordinate）:大地测量中以参考椭球面为基准面的坐标.地面点P的位置用大地经度L、大地纬度B和大地高H表示.当点在参考椭球面上时,仅用大地经度和大地纬度表示.大地经度是通过该点的大地子午面与起始大地子午面之间的夹角,大地纬度是通过该点的法线与赤道面的夹角,大地高是地面点沿法线到参考椭球面的距离.
宇宙的坐标叫做太阳黄经,是以地球为中心无限扩展的.把宇宙叫做天球 和地球上的纬度和经度差不多.天球北端叫北天极,南端叫南天极.和经纬度不同的是太阳黄经的表示不用N.S表示南北,更多的是用"+","-".宇宙中的赤道是把地球赤道无限延伸得到的一个平面.补充：
大地地理坐标系,也可称为真实世界的坐标系,是用于确定地物在地球上位置的坐标系.一个特 定的地理坐标系是由一个特定的椭球体和一种特定的地图投影构成,其中椭球体是一种对地 球形状的数学描述,而地图投影是将球面坐标转换成平面坐标的数学方法.绝大多数的地图 都是遵照一种已知的地理坐标系来显示坐标数据.例如,全国1∶25万地形图就是采用在克拉 索夫斯基椭球体上的高斯－克吕格投影.

C. 地球椭圆面上的经纬线和地理坐标是如何规定的什么叫地理坐标系

经度实际上是指各经线和地轴所在平面与本初子午线（或0°经线）和地轴所在平面之间的夹角（∠AOB），是一个二面角，因此经度最大值为180°，为与本初子午线正相对的经线的度数。从0°经线向东到180°经线之间度数依次增大为东经度数；相反，从0°经线向西到180°经线之间度数依次增大为西经度数。这说明度数值相同的东经线与西经线以0°经线和180°经线为对称。关于两地经度差值的计算是一个易错点，两条经线的经度差实际上也是这两个经线平面的夹角，如图2中L1与L2的经度差为∠BOF的度数，这个数值≤180°。读图1，纬度是指当地纬线上的点至地心的连线与赤道平面的夹角（∠DOB），这是一个线面角，夹角的最大值为90°。所以赤道为0°，极点为90°。1经线：定义：连接南北两极的并同纬线垂直相交线,也称子午线。特点：经线指示南北方向;所有经线都呈半圆状且长度相等;两条正相对的经线形成一个经线圈;任何一个经线圈都能把地球平分为两个半球。纬线：定义：在地球仪上,顺着东西方向,环绕地球仪一周的圆圈,叫做纬线。特点：所有的纬线都相互平行,并与经线垂直,纬线指示东西方向。纬线圈的大小和长度不等,赤道为最大，最长的纬线圈,从赤道向两极纬线圈逐渐缩小,到南、北两极缩小为点。特殊经线：1.东西半球：如沿西经20°和东经160°经线把地球切开，由西经20°向东到东经160°的半球叫；以西的半球叫。2.0°和180°经线：既不是东经也不是西经经线和纬线是人们为了在地球上确定位置和方向，在地球仪和地图上画出来的，地面上并没有画着经纬线。不过，你想要看到你所在地方的经线并不难：立一根竹竿在地上，当中午太阳升得最高的时候，竹竿的阴影就是你所在地方的经线。因为经线指示南北方向，所以，经线又叫子午线。国际上规定，把通过英国格林尼治天文台原址的那条经线，叫做0°经线，也叫本初子午线。从0°经线向东叫东经；向西叫西经。由于地球是个球体，所以东、西经各有180°。东经180°和西经180°是在同一条经线上，那就是180°经线。最长的纬线圈——赤道，叫做0°纬线。从赤道向北度量的纬度叫北纬；向南的叫南纬。南、北纬各有90°。北极是北纬90°。由于经线连接南北两极，所以，所有的经线长度都相等，都表示南北方向。纬线都表示东西方向。经线和纬线互相垂直、互相交织，就构成了经纬网。我们在阅读地图的时候，就可以借助经纬网来辨别方向，也可以判断出地球上任何一点的经纬度位置。特殊纬线：1.0°纬线：赤道以北的半球，叫北半球；赤道以南的半球叫南半球。2.南北回归线：23.5°3.南北极圈：66.5°4.低纬地区：0°--30°中纬地区：30°--60°高纬地区：60°--90°①同一经线上，跨纬度1°的弧长约是111km；②赤道上，跨经度1°的弧长约是111km；任一纬线上，跨经度1°的弧长约是111km×cos该地纬度；③跨经（纬）度相同的地图，纬度越高，所表示的范围越小；④图幅相同的地图，跨经（纬）度越广，所表示的范围越大，比例尺越小。

D. 用坐标表示地理位置 地理坐标怎么表示

（1）选择一个适当的参照点为原点建立直角坐标系，并确定x轴、y轴的正方向；

（2）根据具体问题确定适当的比例尺在坐标轴上标出长度单位；

（3）在坐标平面内画出这些点，并写出各点的坐标和各个地点的名称。

地理坐标是用纬度、经度表示地面点位置的球面坐标。地理坐标系以地轴为极轴，所有通过地球南北极的平面均称为子午面。

地理坐标，就是用经纬度表示地面点位的球面坐标。在大地测量学中，对于地理坐标系统中的经纬度有三种提法：天文经纬度、大地经纬度和地心经纬度。

(4)在地图学中如何定义地理坐标系扩展阅读：

一、地理坐标定义：

子午面与地球椭球面的交线，称为经线或子午线。国际上统一规定以通过英国伦敦格林威治天文台的经线为起始经线（0°），也叫本初子午线。

从起始经线开始，向东、西各以180°计算，向东称东经，向西称西经。所有通过地轴的平面，都和地球表面相交而成为（椭）圆，这就是经线圈，每个经线圈都包括两条相差180度的经线。所有经线都在两极交会，呈南北方向，长度也彼此相等。经差1°在赤道上的纬线长约111km。

所有垂直于地轴的平面与地球椭球面的交线，称为纬线。赤道纬度为零，赤道以北为北纬，以南为南纬，向北向南各分90°。纬度不同的纬线长度不相等。经差1°的纬线弧长为111cosB（km），式中B为纬度。

经纬线相互交织构成经纬网，以经度、纬度表示地面上点的位置的球面坐标称为地理坐标。例如：我国首都北京位于北纬40度和东经116度的交点附近，昆明位于北纬25度和东经103度的交点附近。

由地球椭球体上任一点引一垂直于该点地平线的直线，其与赤道面相交所构成的夹角称为地理纬度。任一点所在经线圈与起始经线圈间的夹角称为该点的地理经度。

地球上或地图上的点位表示为M（L,B）。在地图上以内图廓和经纬网（或分度带）形式表示。在大于1∶10万地形图上，地理坐标网以图廓形式表现，图廓四角注记经纬度数值，内外图廓间绘有分度带。

在小比例尺地图上和小于1∶20万地形图上，一般都直接绘有地理坐标网，并注有相应的经纬度数值，以此确定地区或地面点的地理位置。

二、分类：

（1）天文坐标系

天文坐标系是以铅垂线为基准、以大地水准面为基准面建立的坐标系，它以天文经纬度（λ,ψ）表示地面点在大地水准面上的位置。

其中天文经度λ是观测点天顶子午面与格林尼治天顶子午面间的二面角，地球上定义为本初子午面与观测点之间的二面角；天文纬度ψ定义为铅垂线与赤道平面间的夹角。

（2）大地坐标系

大地坐标系是以椭球面法线为基准线，以参考椭球面为基准面建立的坐标系，它以大地坐标（L,B,h）表示地面点在参考椭球面上的位置。

其中大地经度L为参考椭球面上某点的大地子午面与本初子午面间的二面角，大地纬度B为参考椭球面上某点的法线与赤道平面的夹角，北纬为正，南纬为负。

为h为大地高，即从观测点沿椭球法线方向到椭球面的距离。我国目前常用坐标系为1954北京坐标系、1980国家大地坐标系以及2000国家大地坐标系（CGCS2000）。

（3）地心坐标系

地心坐标系是地固坐标系的一种，是指以总地球椭球为基准、原点与质心重合的坐标系，它与地球体固连在一起，与地球同步运动。

它以（L,B）来表示点的位置，其中L为地心经度，与大地经度一致；B为地心纬度，指参考椭球面上观测点与椭球质心或中心连线与赤道面之间的夹角。

E. 地理坐标系的原理

地理坐标系依据其所选用的本初子午线、参考椭球的不同而略有区别。
地理坐标系可以确定地球上任何一点的位置。首先将地球抽象成一个规则的逼近原始自然地球表面的椭球体，称为参考椭球体，然后在参考椭球体上定义一系列的经线和纬线构成经纬网，从而达到通过经纬度来描述地表点位的目的。需要说明的是经纬地理坐标系不是平面坐标系，因为度不是标准的长度单位，不可用其直接量测面积长度。
经纬度通常分为天文经纬度、大地经纬度和地心经纬度。常用的经度和纬度是从地心到地球表面上某点的测量角。通常以度或百分度为单位来测量该角度。
在球面系统中，水平线（或东西线）是等纬度线或纬线。垂直线（或南北线）是等经度线或经线。这些线包络着地球，构成了一个称为经纬网的格网化网络。
位于两极点中间的纬线称为赤道。它定义的是零纬度线。零经度线称为本初子午线。对于绝大多数地理坐标系，本初子午线是指通过英国格林尼治的经线。其他国家/地区使用通过伯尔尼、波哥大和巴黎的经线作为本初子午线。经纬网的原点 (0,0) 定义在赤道和本初子午线的交点处。这样，地球就被分为了四个地理象限，它们均基于与原点所成的罗盘方位角。南和北分别位于赤道的下方和上方，而西和东分别位于本初子午线的左侧和右侧。
通常，经度和纬度值以十进制度为单位或以度、分和秒 (DMS) 为单位进行测量。纬度值相对于赤道进行测量，其范围是 -90°（南极点）到 +90°（北极点）。经度值相对于本初子午线进行测量。其范围是 -180°（向西行进时）到 180°（向东行进时）。如果本初子午线是格林尼治子午线，则对于位于赤道南部和格林尼治东部的澳大利亚，其经度为正值，纬度为负值。

F. 地理坐标系和大地坐标系的区别

一、性质不同

1、地理坐标系（GeographicCoordinateSystem），是使用三维球面来定义地球表面位置，以实现通过经纬度对地球表面点位引用的坐标系。

2、大地坐标系是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系。

二、作用不同

1、地理坐标系：定义了地表点位的经纬度，并且根据其所采用的参考椭球体参数还可求得点位的绝对高程值。

2、大地坐标系：是大地测量的基本坐标系，它是大地测量计算，地球形状大小研究和地图编制等的基础。

(6)在地图学中如何定义地理坐标系扩展阅读

我国大地坐标系经历了几次重要变化。

1、建国初期，为满足国家经济建设和国防建设的急需，在天文大地网边布设边平差的基础上建立了1954北京坐标系。

2、20世纪80年代，在全国天文大地网整体平差的基础上建成了1980西安坐标系。

3、20世纪末至21世纪初，在中国地壳运动观测网络、全国UPS一/二级网和全国UPSA/B级网等整体平差的基础上又建成了新一代国家大地坐标系—2000中国大地坐标系。

G. 如何定义坐标系

为了说明质点的位置、运动的快慢、方向等，必须选取其坐标系。在参照系中，为确定空间一点的位置，按规定方法选取的有次序的一组数据，这就叫做“坐标”。在某一问题中规定坐标的方法，就是该问题所用的坐标系。坐标系的种类很多，常用的坐标系有：笛卡尔直角坐标系、平面极坐标系、柱面坐标系（或称柱坐标系）和球面坐标系(或称球坐标系)等。中学物理学中常用的坐标系，为直角坐标系，或称为正交坐标系。从广义上讲：事物的一切抽象概念都是参照于其所属的坐标系存在的，同一个事物在不同的作标系中就会有不同抽象概念来表示，坐标系表达的事物有联系的抽象概念的数量【既坐标轴的数量】就是该事物所处空间的维度。两件能相互改变的事物必须在同坐标系中。

H. 地理坐标的概念

地理坐标是用经度和纬度表示地面点位置的球面坐标。地理坐标系统包括三种经纬度，即天文经纬度、大地经纬度和地心经纬度，相应建立了三种坐标系，即天文坐标系、大地坐标系和地心坐标系。

I. 经纬度坐标定位是什么

经纬度坐标是：地理坐标，用纬度、经度表示地面点位置的球面坐标。地理坐标系以地轴为极轴，所有通过地球南北极的平面均称为子午面。

地理坐标，就是用经纬度表示地面点位的球面坐标。在大地测量学中，对于地理坐标系统中的经纬度有三种提法：天文经纬度、大地经纬度和地心经纬度。

应用：

随着高科技的发展，人们对确定空中目标位置的准确性提出了更高的要求，例如雷达监测目标位置的地理坐标已经广泛应用于各种科技领域。然而在实际应用中，针对不同的设计计算需求，结合各种坐标系的特点，必须对地理坐标进行转换，以便于利用和进行辅助决策。

例如，在大地测量学中，常用天文经纬度定义地理坐标；地图学中以大地经纬度定义地理坐标，而在地图学研究及地图学的小比例尺制图中，通常将椭球体当成正球体，采用地心经纬度。

J. 地图数学基础的地球坐标系与大地定位

地球表面上的定位问题，是与人类的生产活动、科学研究及军事国防等密切相关的重大问题。具体而言，就是球面坐标系统的建立。 用经纬度表示地面点位的球面坐标。
① 天文经纬度：
表示地面点在大地水准面上的位置，用天文经度和天文纬度表示。
天文经度：观测点天顶子午面与格林尼治天顶子午面间的两面角。在地球上定义为本初子午面与观测点之间的两面角。
天文纬度： 在地球上定义为铅垂线与赤道平面间的夹角。
② 大地经纬度：
表示地面点在参考椭球面上的位置，用大地经度 、大地纬度和大地高表示。
大地经度 ：指参考椭球面上某点的大地子午面与本初子午面间的两面角。东经为正，西经为负。
大地纬度 ：指参考椭球面上某点的垂直线（法线）与赤道平面的夹角。北纬为正，南纬为负。
③ 地心经纬度：
即以地球椭球体质量中心为基点，地心经度同大地经度，地心纬度是指参考椭球面上某点和椭球中心连线与赤道面之间的夹角。
在大地测量学中，常以天文经纬度定义地理坐标。
在地图学中，以大地经纬度定义地理坐标。
在地理学研究及地图学的小比例尺制图中，通常将椭球体当成正球体看，采用地心经纬度。 1.中国的大地坐标系
中国1952年前采用海福特（Hayford）椭球体 ；
1953—1980年采用克拉索夫斯基椭球体（坐标原点是前苏联玻尔可夫天文台） ；
自1980年开始采用 GRS 1975（国际大地测量与地球物理学联合会 IUGG 1975 推荐）新参考椭球体系，并确定陕西泾阳县永乐镇北洪流村为“1980西安坐标系”大地坐标的起算点。
2.中国的大地控制网
由平面控制网和高程控制网组成，控制点遍布全国各地。
平面控制网 : 按统一规范，由精确测定地理坐标的地面点组成，由三角测量或导线测量完成，依精度不同，分为四等。
高程控制网 : 按统一规范，由精确测定高程的地面点组成，以水准测量或三角高程测量完成。依精度不同，分为四等。
中国高程起算面是黄海平均海水面。
1956年在青岛观象山设立了水准原点，其他各控制点的绝对高程均是据此推算，称为1956年黄海高程系。
1987年国家测绘局公布：启用《1985国家高程基准》取代《黄海平均海水面》，其比《黄海平均海水面》上升29毫米。