wgs84坐标系

 

 

经线和垂直于它的纬线构成地球上的坐标，既经纬网。地球上任何一个地方的位置都可以用一条经线和纬线的交叉点来表示。所有的经线长度都相等。科学家把开始计算经度的一条经线“0度经线”叫做本初子午线。1884年的10月1日，在美国的华盛顿召开了国际子午线会议。10月23日，大会通过一项决议向全世界各国政府正式建议，采用经过英国伦敦格林尼治天文台子午仪中心的子午线，作为计算经度起点的本初子午线。从0°经线算起，向东划分0°～180°，为东经度 ，向西划分0°～180°，为西经度。1953年，格林尼治天文台迁移到东经0°20′25″的地方，但全球经度仍然以原址为零点计算。在英国伦敦有一条本初子午线（0度经线）标志

 

中央子午线

全球分为二十四个时区，以能够被15整除的经度作为该区域的中央子午线，每一时区占经度15度。在该时区中央子午线以东的地区，时间要加，以西的地区，时间要减，我国的地形图采用高斯－克吕格平面直角坐标系。在该坐标系中，横轴：赤道，用Y表示；纵轴：中央经线，用X表示；坐标原点：中央经线与赤道的交点，用O表示。赤道以南为负，以北为正；中央经线以东为正，以西为负。我国位于北半球，故纵坐标均为正值，但为避免中央经度线以西为负值的情况，将坐标纵轴西移500公里。

 

统一横轴墨卡托投影（UTM）

https://www.cnblogs.com/mfryf/p/3428788.html

地理坐标--geographic coordinate--

大地坐标系 ---

• 相对大地坐标系：坐标原点在地球椭球体表面。
• 绝对大地坐标系：坐标原点在地心（这是发展的方向，GPS就是这个）。

将地球看成椭圆球体或者圆球体（圆球体是为了计算方便半径=6366707m，但是精确计算时候要看成椭球体）。

 

 

没有说明的都是非常简单不必说明了

水准面：静态水的平面就是水准面。

大地水准面：     --大地水准面和椭球体表面的差距最大约为       79m（大地水准面比椭球体高79） ~ -99m。看成椭球体是合理的。但是这个差值在卫星导航定位中对计算接收机天线高度是一个不可忽略的因素。wgs84 椭球面和大地水平面相差不到10m

地轴：也就是椭球体的短轴。

地极（earth poles）：

椭圆参数：

长轴a，短轴b和扁轴c：c=（a-b）/a   ；c越大代表椭球越扁，a和b的差值越大，c=0代表是一个圆球体。

偏心率e：e =

实际中常常只使用a、c或者a、b，其他的参数都可以通过他们计算出来。

每个国家使用的都不一样，因为测量误差导致的，我需要知道的是我国用的参数和著名的GPS用的参数就够了。其他的国家可以参考航海学的书第6页。

• 我国： 1975年；椭圆体名称：IUGG，西安1980坐标系；        a=6378140.0m ；   c=1:298257；原点:西安的一个镇；
• GPS：1984年； 椭圆体名称：WGS-84；   a=6378137.0m；    c=1:298.257 223 563 ；原点：地心

经度相关

• 子午圈平面：被一个过北极点和南极点连接线的平面，切开的地球表面叫做子午圈平面。
• 子午圈：子午圈平面与地球表面相交的痕迹是子午圈。
• 子午线-meridian（或者经线）：
• 格林（尼治）子午线--“0度经线”--本初子午线：过格林尼治天文台的子午线叫做格林（尼治）子午线。
• 地理经度：

       经线是在地面上连接两极的线，表示南北方向。古人以“子”为正北，以“午”为正南。所以把经线叫做子午线子午线。所有的经线长度都相等。1884年的10月1日，在美国的华盛顿召开了国际子午线会议。10月23日，大会通过一项决议向全世界各国政府正式建议，采用经过英国伦敦格林尼治天文台子午仪中心的子午线，作为计算经度起点的本初子午线。从0°经线算起，向东划分0°～180°，为东经度 ，向西划分0°～180°，为西经度。1953年，格林尼治天文台迁移到东经0°20′25″的地方，但全球经度仍然以原址为零点计算。在英国伦敦有一条本初子午线（0度经线）标志

 

纬度相关

• 纬度圈平面：
• 赤道平面：
• 地理纬度（latitude，大部分场合用的。）：一个点所在的子午线在该点的法向量与赤道平面的夹角，叫做该点的纬度，地理纬度
• 地心纬度（航海个别场所会用，比较少）：不同于地理纬度，是该点与地心连线与赤道面的夹角。这个地心纬度和地理纬度有误差
• 地理坐标的起算点：

不同大地坐标系的转换：A坐标系的经纬度转换成B坐标系的经纬度

有公式，比较简单，在航海学书的第7页。其实他们的经纬度大小差不多，就差一个误差而已，先求误差，在加上这个误差可以。

 

航向（course）与方位（bearing）、舷（xian）角

• 测者铅垂线：就是铅垂线
• 水准线：在上面提到过--在航海上叫做测者的地平平面

通过地心的地平平面叫做真地平平面或者天文地平平面，通过测者眼睛的平面叫做测者地面真地平平面（sensible horizon）。

 

• 中横剖面：
• 中纵剖面
• 横倾（heel）：是船舶中横剖面垂直于静止水面，但是中纵剖面与铅垂面成一横倾角时的浮态，也即船舶自正浮位置向右舷或左舷倾斜使左右舷吃水不等的浮态。其大小以横倾角表示，是船舶横倾后中纵剖面与正浮时的中纵剖面的交角，即船横倾后的水线面与正浮时的水线面的交角。通常向右舷倾斜为正，向左舷倾斜为负。船舶在各种使用情况下对横倾角的大小都有一定的限制。
• 纵倾：就是长的地方不是横的的。

• 船首尾线：船舶无橫倾时候，中纵剖面与测者地面真地平平面相交的直线。
• 航向线：船首尾线向船头的延长线。
• 真航向：就是航向，和经线的夹角。
• 船首向：
• 方位线：测者地面真地平平面 与方位圈平面的交线。
• 真方位：从正北算起，到物标，有多少度。
• 舷角：

航海上的距离单位

• 海里：等于子午线1分所对应的弧长。但是这个弧长并不是固定的，纬度为0最小=1842.94m，纬度为45°时候=1852.25m，纬度为90°时候=1861.56m，但是为了航行需要必须固定，规定了1海里等于1852m。
• 赤道里：赤道上1分经度所对应的弧长约为1855.36m。

恒向线

 

大圆航线

墨卡托投影

https://zhuanlan.zhihu.com/p/21101387

GIS理论（墨卡托投影、地理坐标系、地面分辨率、地图比例尺、Bing Maps Tile System）

　　墨卡托投影（Mercator Projection），又名“等角正轴圆柱投影”，荷兰地图学家墨卡托（Mercator）在1569年拟定，假设地球被围在一个中空的圆柱里，其赤道与圆柱相接触，然后再假想地

球中心有一盏灯，把球面上的图形投影到圆柱体上，再把圆柱体展开，这就是一幅标准纬线为零度（即赤道）的“墨卡托投影”绘制出的世界地图。

一、墨卡托投影坐标系（Mercator Projection）

　　墨卡托投影以整个世界范围，赤道作为标准纬线，本初子午线作为中央经线，两者交点为坐标原点，向东向北为正，向西向南为负。南北极在地图的正下、上方，而东西方向处于地图的正右、左。

　　由于Mercator Projection在两极附近是趋于无限值得，因此它并没完整展现了整个世界，地图上最高纬度是85.05度。为了简化计算，我们采用球形映射，而不是椭球体形状。虽然采用Mercator Projection只是为了方便展示地图，需要知道的是，这种映射会给Y轴方向带来0.33%的误差。

由于赤道半径为6378137米，则赤道周长为2*PI*r = 40073834.771，因此Y轴的取值范围：[-20037508.3427892,20037508.3427892]。当纬度φ接近两极，即90°时，X值趋向于无穷。因此通常把X轴的取值范围也限定在[-20037508.3427892,20037508.3427892]之间。这样投影得到一个正方形，Y轴（横向）不拉伸，X轴（纵向）拉伸，并且越往两极靠近，距离拉伸越厉害，如图所示。因此在墨卡托投影坐标系（米）下的坐标范围是：最小为(-20037508.3427892, -20037508.3427892 )到最大 坐标为(20037508.3427892, 20037508.3427892)。

 

注意：平面几何坐标系与地图投影平面坐标系是不一样的，前者X轴是横向，后者X轴是纵向，如下图所示

2、地理坐标系

地理经度的取值范围是[-180。,180。]，纬度不可能到达90°，通过纬度取值范围为[20037508.3427892,20037508.3427892]反算可得到纬度值为85.05112877980659。因此纬度取值范围是[-85.05112877980659，85.05112877980659]。因此，地理坐标系（经纬度）对应的范围是：最小地理坐标(-180,-85.05112877980659)，最大地理坐标(180, 85.05112877980659)。

 

我们常见的地图采用的一般是墨卡托投影，它采用了圆柱作为投影面。没有哪一种投影能够像地球仪一样，保持面积、角度、形状、距离、方向不发生变形，所有的地图都只能在保持某种特性的同时放弃其他特性。墨卡托投影保持了等角的特性，但同时也带来了严重的面积变形（这也是大家惊呼被骗了的原因。事实上，还没有哪种投影能够保证角度和面积都不变形）。

既然墨卡托投影带来了如此严重的变形，那为什么还要使用它呢？原因在于它对于航行有价值: 如果航行员想从地图上的A点到B点，只需画一条连接A、B两点的直线，再用量角器读出这条线与子午线之间的角度，在罗盘上调出这个角度即可。另外墨卡托地图还很适合表现时区，因此，许多教室挂图都使用墨卡托投影作为地理框架。