地球地理坐标与天球坐标课件省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖PPT课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/10/3,#,第一章 地理坐标与天球坐标,地理坐标,经线和纬线,地理坐标,天球坐标,天球,天球坐标,地平坐标系：高度和方位,第一赤道坐标系：赤纬和时角,第二赤道坐标系：赤纬和赤经,黄道坐标系：黄纬和黄经,各种天球坐标区分,1/72,第一节 地理坐标,经线和纬线,一、地球上经线和纬线,地球球心地轴地极经线和纬线经纬网地理坐标,经线和纬线都是地球上圆,大圆：同一球面上最大圆，其圆心即为球心；（全部经线圈、赤道）,小圆：大圆以外圆。,2/72,一、,纬线(parallel),=纬度,(latidude),全部与地轴垂直面和地标相交而成圆，就是纬线。,纬度：一地纬度就是该地铅垂线对赤道面夹角。,纬线相互平行，大小不等;,赤道是最大纬圈。,赤道(equator)：0。,3/72,二、,经线(meridian)=,经度,(longitude),经线圈：全部经过地轴平面，和地球表面相交而成圆，就是经线圈。每个经线圈都包含两条相差180度经线，一条经线则只是一个半圆弧。,经线都是大圆二分之一，都在两极相交，大小相同；,本初子午线：经过英国Greenwich(格林尼治)天文台经线（1884年确定），0,4/72,图1-1 经线和纬线,纬线平面垂直于地轴,经线平面都经过地轴,5/72,英国,Greenwich天文台,6/72,补充 地球坐标系与地图制图,17世纪，法国笛卡尔创造平面直角坐标系。至今在展绘地图投影和计算机数字制图中应用。,地球北极、南极、赤道以及本初子午线作为基本要素，可组成地球球面地理坐标系统。,7/72,地理坐标,地理坐标就是用经纬度表示地面点位球面坐标。,1.1天文经纬度,天文经度：即以观察点天顶子午面与格林威治天顶子午面间两面角，或视为一个天体在上述两地时角差。天文经度在地球上定义，即本初子午面与观察点之间两面角。,天文纬度：赤纬，铅垂线与赤道平面间夹角。,8/72,1.2 大地经纬度,大地经度：参考椭球面上某一点大地子午面与本初子午面间两面角。东经：正，西经：负。,大地纬度：参考椭球面上某一点法线与赤道面夹角。北纬：正，南纬：负。,大地高（h）,9/72,2、地图投影,10/72,11/72,12/72,13/72,14/72,可见，地球椭球面是不可展开面。不论怎样展开都会产生褶皱，拉伸或断裂等无规律变形，无法绘制科学、准确地图。所以应采取地图投影方式。,15/72,地图投影应用,地图投影选择依据,1、制图区域地理位置、形状和范围,（1）制图区地理位置决定了所选择投影种类。,极地正轴方位投影,赤道附近横轴方位投影,中纬地域正轴圆锥投影或斜轴方位投影,16/72,（2）制图区域形状直接制约地图投影选择,同是在中纬度地域，,沿着纬线方向延伸长形区域单位准纬线正轴圆锥投影；,沿着经线方向略窄，沿纬线方向略宽长形区域双标准纬线正轴圆锥投影,沿经线方向南北延伸长形区域多圆锥投影,圆形区域斜轴方位投影,同是在低纬赤道附近，,沿东西方向长条形区域正轴圆柱投影,圆形区域横轴方位投影,17/72,（3）制图区域范围大小也影响地图投影选择。范围小时，不论什么投影方式都无太大变形差异；对于区域广大地图需要慎重选择投影。,18/72,球面三角基础知识,一、球面上圆,（大圆、小圆）,定理：,任何平面和球面交线都是正圆。,定义：,经过球心平面与球面交线，是直径最大圆，叫做大圆。,不经过球心平面与球面交线，叫小圆,。,19/72,二、球面上两点距离,三、圆极,与圆所在平面相垂直直线与球面相交两个点。,大圆极点：经过球心与大圆所在平面相垂直直线与球面两个交点。,四、球面角,五、圆弧与角度量,六、球面三角形,20/72,球 面 角,球面角=两个大圆弧相交所成角度（ASB）,两个大圆弧交点（S）称为球面角顶点，大圆弧称为球面角边,球面角是以过顶点圆弧二切线所加角度来度量,=两交点（A，B）间大圆弧AB对应圆心角。,21/72,球面三角形,球面上两两分别相交三个大圆弧所围成几何图形,三条大圆弧为球面三角形边a、b、c,各大圆弧所成球面角为球面三角形角A、B、C,22/72,二、地球上方向和距离,地球上方向,通常指地平方向；,南北方向（经线方向），有限方向；,东西方向（纬线方向），无限方向；,理论上亦东亦西；实际上非东即西。,23/72,地球上方向与地球自转,我国传统上把,正午,太阳所在方向定为正南，而把日出日落方向视为东西方向；,东西方向与地球自转相联络；,判断：右手定则，右手大拇指伸出，其余四指弯曲，大拇指指向天北极，其余四指弯曲方向为自西向东方向。,在用时针方向表述地球自转方向时，必须明确观察者是,立足于哪个半球观察地球自转。,24/72,图1-3 十二支表示地平方向。其中子午表示南北，卯酉表示东西。,图1-2 地球自转方向向东。在北半球看，呈逆时针方向；在南半球看，呈顺时针方向。,25/72,地球上距离,角距离和线距离相互联络。,海里：经线1分弧长；,赤道周长：60海里,360=21 600海里。,公里：经线1分弧长（把圆周分为400度，1度100分）；,赤道周长：100公里,400=40000公里。,经度,1为60海里，约折合111km。,26/72,经度和纬度,一、经度和纬度,是经线和纬线“编号”，本身代表一个角度,纬度：一地相对于赤道平面南北方向和角度,纬度是一个线面角，即当地法线与赤道平面交角,；,纬度在当地经线上度量，南北纬各分90度。,27/72,经度：当地子午面东西方向和角距离,经度是两面角，本初子午面为起始面；当地子午面为终面,；,经度通常在赤道上度量，东西经各分180度,。,28/72,图1-4 经度和纬度,纬度是线面角，即当地法线与赤道平面交角；,经度是两面角，即当地子午面与本初子午面交角。,29/72,图1-5 经纬网,30/72,图1-6 经纬网极地俯视图,左图，俯视北极；右图，俯视南极,31/72,经线都是大圆，纬度间隔大致相等：,纬线是大小不等圆,经度间隔，随纬度增高而减小；,与纬度余弦成反比。,经（纬）度与经（纬）线,经度和纬度用来区分不一样经线和纬线；,经线即等经度线，纬线即等纬度线。,32/72,图1-7 经线间隔随纬度增大而减小,33/72,二、,地理坐标,一地经度和纬度相结合，叫做该地地理坐标。,地理定位，地理坐标与地球上点一一对应。,书写按通例,先纬度，后经度；数字在先，符号在后。,例：北京（40N,116E）,内江（2935N，10503E）,34/72,赤勒川，阴山下，,天似穹庐，笼盖四野，,天苍苍，野茫茫，,风吹草低见牛羊。,图1-8 天穹,既然地上有半个球，不难想象地下也应有半个球，合成一个球体,天球,。,35/72,第二节 天球坐标,天球,一、天穹和天球,天穹：地平以上半个天球,是半球和扁球。,天球：以地心为球心半径为任意假想球体，表示天体视运动辅助工具,是整球和圆球；,分地心天球和日心天球。,36/72,天球特点,1、与直观感觉相符科学抽象,2、天体在天球上位置只反应天体视方向投影,3、天球上任意两天体距离用其角距表示,4、地面上两平行方向指向天球同点,5、任意点为球心37/72,图1-9 天球示意图,天球半径是任意,全部天体,不论多远,都能够在天球上有它们投影。,38/72,周年运动：,太阳周年运动,方向：自西向东，与地球公转方向相同,视行路线：黄道,星空季节改变,39/72,太阳同时参加两种相反运动：,因为地球自转而随同整个天球运动，方向向西，日转一周；,因为地球公转而相对于恒星运动，方向向东，年巡天一周；,从而也能够了解为太阳周日运动落后于恒星。,40/72,图1-10 太阳周年运动,41/72,图1-11 太阳周年运动,方向向东(与地球公转方向相同),其视行路线被称为,黄道,。,1,42/72,二、天球视运动,天球周日视运动,对于地球观察者：天球围绕我们以与地球自转相反方向（向西），和相同周期（1日）旋转天球周日运动,；,周日圈：天体周日运动行经路线，天体愈近天极周日圈愈小，反之亦然。,43/72,春：中天狮子,太阳 飞马,夏：天蝎中天,太阳 猎户,秋：飞马中天,太阳 狮子,冬：猎户中天,太阳 天蝎,图1-12 夜半中星随季节改变,这是地球公转反应。由夜半中星改变间接推出太阳周年运动。,44/72,图1-13 天球视运动,左：地球公转和太阳周年运动，二者都向东。,右：地球自转和天球周日运动，前者向东，后者向西。,45/72,三、天球上圆和点,图1-14 天球大圆交点和远距点,左:地平圈与天赤道交点（东、西）和远距点(南、北、上、下)；右黄道与天赤道交点（二分）和远距点（二至点和无名点）,46/72,三个基本大圆：地平圈，天赤道，黄道；,大圆极点：,地平圈两极：天顶和天底；,天赤道两极：天北极和天南极；,黄道两极：黄北极和黄南极。,大圆交点：,天赤道交地平圈：东点和西点；,黄道交天赤道：春分点和秋分点。,47/72,天极和天赤道,天极：PP 经过天球中心做一与地球自转轴平行直线（天轴），它与天球相交两点为天极。,天赤道：QQ 过天球中心做一与天轴垂直平面（天赤道面）它与天球相交大圆为天赤道,48/72,天顶、天底和真地平,天顶：Z 过天球中心做一直线与观察点铅垂线平行，交天球于两点，位于观察者头顶一点成为天顶。,天底：Z 与天顶相正确另一个交点为天底。,真地平：过天球中心做一与铅垂直线平面，与天球相交大圆为真地平。,49/72,天子午圈、四方点、卯酉圈,天子午圈：过天极和天顶大圆,四方点：天子午圈与真地平相交两点为南北点，（靠近北天极为北点）天赤道与真地平相交两点为东西点。,卯酉圈：过天顶和东西点所做大圆弧。,50/72,黄道与黄极,黄道：过天球中心做一与地球公转轨道平面平行平面为黄道面，与天球相交大圆为黄道。,黄极：黄道所对应两个极点。,黄赤交角：与黄道与赤道交角。,=23度26分,51/72,二分点、二至点,二分点：,黄道与天赤道两个交点,春分点；秋分点,二至点：,黄道上与二分点相距90度另两个点。,夏至点；冬至点,52/72,四、天球上方向和距离,方向：地球上方向延伸；,东西方向：俯视天北极，逆钟向为东；,判断：右手定则。,距离：只有角距离。,53/72,图1-15 天球上方向,54/72,图1-16 天球上距离,55/72,天球坐标,一、球坐标系普通模式,以基圈、始圈和终圈组成一球面三角形；,纵坐标即纬度；,横坐标即经度。,56/72,图1-17 球面坐标普通模式,由基圈、始圈和终圈组成球面三角形,57/72,两大类天球坐标系,右旋坐标系：与天球周日运动（地球自转）联络，向西；,左旋坐标系：与太阳周年运动（地球公转）联络，向东。,58/72,二、地平坐标系,用途：表示天体在天空中高度和方位；,圆圈系统：地平圈，子午圈，卯酉圈；,基本关键点：,基圈：地平圈；,原点：南点；始圈：午圈；,纬度：高度；,经度：方位(0到360,度,，自南点向西沿地平圈度量）。,59/72,图1-18 地平坐标系圆圈系统：地平圈上4个相距90点：东、南、西、北点；得到子午圈（过南、北点）和卯酉圈（过东、西点）。,图1-19 天体地平坐标：高度和方位,60/72,三、第一赤道坐标系(也称时角坐标系),用途：用于时间度量；,圆圈系统：天赤道，子午圈和六时圈；,基本关键点：,基圈：天赤道；原点：上点；,始圈：午圈；纬度：赤纬；,经度：时角（经圈改称时圈）自上点沿天赤道向西度量（为使天体时角“与时俱增”）。,61/72,图1-20（上）第一赤道坐标系圆圈系统。天赤道上4个相距90点：东、西、上、下点；得到子午圈和六时圈。,图1-21（下）天体第一赤道坐标系：赤纬和时角,62/72,四、第二赤道坐标系,用途：表示天体在天球上位置；,圆圈系统：天赤道，二分圈和二至圈；,基本关键点：,基圈：天赤道；原点：春分点；,始圈：春分圈；纬度：赤纬；,经度：赤经，自天赤道向东度量（为使春分点沿天赤道向东度量，即当初“恒星时”）。,63/72,图1-22（下）第二赤道坐标系圆圈系统。天赤道上4个相距90点：二分点和二个无名点；得到二分圈和二至圈。,图1-23（上）天体第二赤道坐标系：赤纬和赤经,64/72,五、黄道坐标系用途：表示日月行星位置及其运动；,圆圈系统：黄道，无名圈（经过春分点黄经圈）和二至圈；,基本关键点：,基圈：黄道；原点：春分点；,始圈：无名圈；纬度：黄纬；,经度：黄经，自春分点沿黄道向东度量（为使太阳黄经“与日俱增”）。,65/72,图1-24（上）黄道坐标系圆圈系统。黄道上4个相距90点：二分点和二至点；得到无名圈和二至圈。,图1-25（下）天体黄道坐标系：黄纬和黄经,66/72,六、各种天球坐标系区分,地平坐标系与第一赤道坐标系,第二赤道坐标系与黄道坐标系,第一赤道坐标系与第二赤道坐标系,67/72,68/72,图1-26,仰极高度天顶赤纬当地纬度,地平座标系和第一赤道坐标系；,始圈相同（午圈）但基圈不一样，因而高度不一样于赤纬，方位不一样于时角；,二者详细差异与当地纬度相关；,仰极高度表达地平系统与第一赤道向系统关系。,69/72,图1-27 仰极高度当地纬度,70/72,第二赤道坐标系和黄道坐标系：赤经和黄经都向东度量：有共同原点（春分点）。但第一赤道坐标系以天赤道为基圈，春分圈为始圈；黄道坐标系以黄道为基圈，以无名圈为始圈。所以，赤纬不一样于黄纬，赤经不一样于黄经。,图1-28 第二赤道坐标系和黄道坐标系,71/72,基圈相同（天赤道）因而有相关纬度（赤纬）但始圈不一样，因而时角不一样于赤经；,二者详细差异于当初恒星时相关；,恒星时即春分点时角，或上点赤经。,天体赤经天体当初时角当初恒星时,S,（恒星时）=,t,r,(春分点时角),S,（恒星时）=,t,*,(恒星时角)+,a,*,（恒星赤经）,恒星中天：,t,*,=0,则,S,（恒星时）=,a,*,（恒星中天赤经）,图1-29,第一赤道坐标系 和第二赤道坐标系,72/72,