《坐标方向和距离》PPT课件.ppt
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1、航海学航海学江苏海事职业技术学院航海系航海教研室第一篇第一篇 基础知识基础知识(3232)第一章第一章 坐标、方向和距离坐标、方向和距离(1515)第一节 地球形状、地理坐标与大地坐标系第二节 航向与方位第三节 能见地平距离和物标能见距离第四节 航速与航程第一节第一节 地球形状与地理坐标地球形状与地理坐标l一、地球形状&概述:研究坐标、方向和距离等地球的形状;地球自然表面难以用数学公式描述;珠 穆 朗 玛 峰 8 848 m,仅 为 地 球 半 径(6367km)的千分之一;可以用占地球表面约71的海水面来描述地球形状。&大地水准面:设想一个与平均海面相吻合的水准面,并将其向陆地延伸,且保持该
2、延伸面始终与当地的铅垂线相垂直,这样所形成的连续不断的、光滑的闭合水准面,叫作大地水准面。&大地球体:由大地水准面所包围的几何体称为大地球体,是理想的地球形状。&地球内部物质分布不均匀和表面起伏,大地球体为不规则几何体,研究发现圆球体、椭圆体表面与大地水准面非常近似,受到广泛使用。大地球体的二种近似体大地球体的二种近似体第一近似体:地球圆球体第一近似体:地球圆球体参数:R=360 60/2 8 n mile=6 366 707 m应用时机:计算上简便、精确度要求不高。如计算上简便、精确度要求不高。如 大圆航行;简易墨卡托的绘制和天文航海时大圆航行;简易墨卡托的绘制和天文航海时采用采用。第二近似
3、体第二近似体 地球椭圆体地球椭圆体&概念:由椭圆绕其短轴旋转形成的几何体。&参数:长半轴a、短半轴b、扁率c、偏心率e&相互关系:&应用时机:在大地测量学、海图学和应用时机:在大地测量学、海图学和精度较高的航海计算中精度较高的航海计算中&椭圆体参数的确定椭圆体参数的确定P2P2(各国不尽相同)(各国不尽相同)地球椭圆体地球椭圆体图图概念:由椭圆绕其短轴旋转形成的几何体。地球椭圆体图地球椭圆体图概念:由椭圆绕其短轴旋转形成的几何体。地球椭圆体图地球椭圆体图概念:由椭圆绕其短轴旋转形成的几何体。地球椭圆体图地球椭圆体图概念:由椭圆绕其短轴旋转形成的几何体。地球椭圆体图地球椭圆体图概念:由椭圆绕其短
4、轴旋转形成的几何体。地球椭圆体图地球椭圆体图概念:由椭圆绕其短轴旋转形成的几何体。地球椭圆体图地球椭圆体图概念:由椭圆绕其短轴旋转形成的几何体。地球椭圆体图地球椭圆体图概念:由椭圆绕其短轴旋转形成的几何体。地球椭圆体图地球椭圆体图概念:由椭圆绕其短轴旋转形成的几何体。地球椭圆体图地球椭圆体图概念:由椭圆绕其短轴旋转形成的几何体。地球椭圆体地球椭圆体图图概念:由椭圆绕其短轴旋转形成的几何体。二、地理坐标二、地理坐标 地理坐标:即地理纬度和地理经度即地理纬度和地理经度,是建立在是建立在地球椭地球椭圆体圆体表面的。表面的。地球椭圆体表面任一点的位置可以用地理坐标确定,航海上船舶的位置和物标的位置也都
5、是用地理航海上船舶的位置和物标的位置也都是用地理坐标表示的坐标表示的。(北京:3954.3N,11628.2E)建立地理坐标前须确定坐标的起算点和坐标线图网(见下图)。二、地理坐标二、地理坐标地地轴轴:椭椭圆圆的的短短轴轴,椭圆体的旋转轴。椭圆体的旋转轴。地地极极:地地轴轴与与地地表表的的两两个个交交点点,P PN N为为地地理理北北极极、P PS S为为地地理理南极南极二、地理坐标二、地理坐标子子午午圈圈平平面面:过过短短轴轴的的任任意平面意平面子子午午圈圈:过过短短轴轴的的子子午午圈圈平平面面与与地地球球椭椭圆圆体体表表面面相相交交的的椭椭圆圆截截痕痕(椭圆)。(椭圆)。二、地理坐标二、地
6、理坐标子子午午线线/经经线线:从北极到南极的半个半个椭圆。二、地理坐标二、地理坐标格格林林子子午午线线:过英国伦敦格林尼治天文台的子午线,即零度经线。二、地理坐标二、地理坐标赤赤道道:椭椭圆圆长长轴轴端端点点QQ绕绕短短轴轴旋旋转转形形成成的的圆圆周周QQQQ(大圆)。(大圆)。二、地理坐标二、地理坐标纬纬度度圈圈:与与赤赤道道面面平平行行的的平平面面与与地地球球椭椭圆圆体体表表面面的截痕(小圆)。的截痕(小圆)。基基准准线线:赤赤道道、格格林林子子午午线线。地地理理坐坐标标的的起起算算点点是是赤赤道道与与格格林林子子午午线线的的交交点点,经经线线与与纬纬度度圈圈构构成成坐标线图网。坐标线图网
7、。地理纬度地理纬度概念:概念:地理纬度:地理纬度:地球椭圆子午线地球椭圆子午线上该点的法线与上该点的法线与赤道面的夹角。赤道面的夹角。地理纬度地理纬度概念:概念:某点的地某点的地理纬度是指地球理纬度是指地球椭圆子午线上该椭圆子午线上该点的法线与赤道点的法线与赤道面的夹角面的夹角。地理纬度地理纬度概念:概念:某点的地某点的地理纬度是指地球理纬度是指地球椭圆子午线上该椭圆子午线上该点的法线与赤道点的法线与赤道面的夹角面的夹角。地理纬度地理纬度概念:概念:某点的地某点的地理纬度是指地球理纬度是指地球椭圆子午线上该椭圆子午线上该点的法线与赤道点的法线与赤道面的夹角面的夹角。地理纬度地理纬度概念表示方法
8、:“”或“LatLat”。地理纬度地理纬度度量方法度量方法:自赤道向北或向南度量到该点;度量范围090;向北度量称为北纬(N);向南度量称为南纬(S)。比如好望角纬度:3421.0S 北京:3954.3 地理经度地理经度概念概念:地理经度地理经度简称经度,是格简称经度,是格林经线与该点子林经线与该点子午线在赤道上所午线在赤道上所夹的劣弧长或该夹的劣弧长或该劣弧所对应的球劣弧所对应的球心角或极角。心角或极角。地理经度地理经度概念概念:地理经度地理经度简称经度,是格简称经度,是格林经线与该点子林经线与该点子午线在赤道上所午线在赤道上所夹的劣弧长或该夹的劣弧长或该劣弧所对应的球劣弧所对应的球心角或极
9、角。心角或极角。地理经度地理经度概念概念:地理经度地理经度简称经度,是格简称经度,是格林经线与该点子林经线与该点子午线在赤道上所午线在赤道上所夹的劣弧长或该夹的劣弧长或该劣弧所对应的球劣弧所对应的球心角或极角。心角或极角。地理经度地理经度概念概念:地理经度地理经度简称经度,是格简称经度,是格林经线与该点子林经线与该点子午线在赤道上所午线在赤道上所夹的劣弧长或该夹的劣弧长或该劣弧所对应的球劣弧所对应的球心角或极角。心角或极角。表示方法:“”或或“LongLong”。地理经度地理经度度量方法度量方法 自格林子午线自格林子午线向东或向西度量向东或向西度量到该点子午线;到该点子午线;度量范围度量范围0
10、-0-180180;向东度;向东度量称为东经量称为东经(E)(E);向西度量为西经向西度量为西经(W)(W)。地理经度地理经度度量方法:度量方法:自格林子午线向东自格林子午线向东或向西度量到该点子或向西度量到该点子午线;度量范围午线;度量范围0-0-180180;向东度量称;向东度量称为东经为东经(E)(E);向西度量;向西度量为西经为西经(W)(W)。北京:北京:1161162828.2E.2E纽约:纽约:0730735050.0W.0W同一纬度圈上各点纬同一纬度圈上各点纬度相等;同一经线上度相等;同一经线上各点经度相等。各点经度相等。经差与纬差经差与纬差&概念:纬差D:两地纬度之代数差;经
11、差D:两地经度之代数差。&两者都具有方向性:两者都具有方向性:根据到达点相对起算点位置关系定向根据到达点相对起算点位置关系定向。&经差还应根据到达点与起算点的经度之差小于经差还应根据到达点与起算点的经度之差小于180180的符号而定的符号而定。&经纬差计算&实例(例1、例2、例3)经纬差计算经纬差计算&公式公式:&法则:北纬、东经取北纬、东经取“”,南纬、西经取,南纬、西经取“”;纬纬差差、经经差差为为正正值值,分分别别表表示示北北纬纬差差和和东东经经差差,负值表示南纬差和西经差;负值表示南纬差和西经差;经差的绝对值不应大于经差的绝对值不应大于180180,否则,应由,否则,应由360360减
12、去该绝对值,并改变符号;减去该绝对值,并改变符号;纬差、经差的取值范围:纬差、经差的取值范围:00 180180。经纬差与航行方向密切相关经纬差与航行方向密切相关。经纬差计算经纬差计算(例(例1 1)例例1 1:某轮由(某轮由(3650N3650N,12025W12025W)航行至航行至(2540N2540N,14050W14050W),),求两地间纬差和经求两地间纬差和经差。差。解:解:DD =2 2-1 1 D D=2 2-1 1 2 2 2540N(+)2540N(+)2 2 14050W(-)14050W(-)-)-)1 1 3650N(+)-)3650N(+)-)1 1 12025W
13、(-)12025W(-)D D 1110S(-)D 1110S(-)D 2025W(-)2025W(-)(ENDEND)经纬差计算经纬差计算(例(例2 2)例例2 2:某某轮轮由由(2325N2325N,10614W10614W)航航行行至至(0816S0816S,10008E10008E),求求经经差差和和纬差。纬差。解:解:DD =2 2-1 1 D D=2 2-1 1 2 2 0816S(-)0816S(-)2 2 10008E(+)10008E(+)-)-)1 1 2325N(+)-)2325N(+)-)1 1 10614W(-)10614W(-)D D 3141S(-)D 3141S
14、(-)D 20622E(+)20622E(+)D D =360-20622(E)360-20622(E)=15338W =15338W(END)到达点或起算点计算(例到达点或起算点计算(例3 3)l例例3 3:某轮起航点经度某轮起航点经度16715E16715E,两地经差,两地经差6024E6024E,求到达点经度为多少。,求到达点经度为多少。解:解:DD=2 2-1 1 2 2=1 1+D D 1 1 16715E(+)16715E(+)DD 06024E(+)06024E(+)2 2 227 22739E(+)39E(+)=360-360-22722739E39E =13221W =132
15、21W(END)l例4:已知到达点经度 2 2=006=00618.0E,两地两地间的经差间的经差DD =012=01212.0E,则起航点经度则起航点经度 1 1 为多少为多少?解:解:DD=2 2-1 1 1 1=2 2-D D 2 2 00600618.0E(+)(+)-)12-)1212.0E(+)(+)1 1-005-00554.0 =00500554.0(W)三、三、大地坐标系大地坐标系&目的:确定大地球体与地球椭圆体的相对位置关系,对椭圆体进行定位和定向。&大地坐标系建立的条件:确定椭圆体参数(定量)确定椭圆体参数(定量)确定椭圆体中心位置(定位)确定椭圆体中心位置(定位)确定坐
16、标轴方向(定向)确定坐标轴方向(定向)&大地坐标系、大地球体和地理坐标水准面椭圆体最大高度差约为100m:合理性为使选定的椭圆体接近其所在地区的大地水准面不同国家采用不同坐标系同一点地理坐标不同一点地理坐标不同,必要时须进行坐标改正。同,必要时须进行坐标改正。铅垂线铅垂线第二节航向与方位第二节航向与方位一、方向的确定、划分与换算1.名词解释1)铅垂线铅垂线(plumb line):通过测者眼睛,并与该地重力方向线相重合的直线。铅垂线通过地心;小范围内铅垂线互相平行。2)地平平面地平平面(horizon):凡与铅垂线相垂直的平面称为地平平面。A.A.测者地面真地平平面测者地面真地平平面:通过测者
17、通过测者眼睛的地平平面。是确定测者眼睛的地平平面。是确定测者周围方向的平面。周围方向的平面。B.测者真地平平面测者真地平平面(天文地平平面):通过地心的地平平面。PsPno测者测者AQQ测者地测者地面面真地平真地平平面平面测者真测者真地平平面地平平面NTSEW2 2方向的确定1)南北线南北线:由测者地面真地平平面与测者子午圈平面相交而成的直线。其靠近北极的一端为正北方向NT,另一端为正南方向。2)东西线东西线:过测者眼睛且垂直南北基准线的直线。面北时,右手一端为正东方向,另一端为正西方向。OPnPsNTSEW铅垂线铅垂线测者子午圈平面测者子午圈平面测者地面真地平平面测者地面真地平平面南北基准线
18、南北基准线测者测者A卯酉(东西)圈平面卯酉(东西)圈平面:过测者铅垂线且垂直与测者子午圈平面的平面。东西线也可定义为东西线也可定义为:测者地面真地平平面与测者地面真地平平面与卯酉圈平面的交线。卯酉圈平面的交线。l东西线与南北线互相垂直东西线与南北线互相垂直。l两极测者无法确定方向基准,南极测者任意方两极测者无法确定方向基准,南极测者任意方向为北,北极测者任意方向为南。向为北,北极测者任意方向为南。3 3、方向的度量、方向的度量仅定出四个基准点不能满足航仅定出四个基准点不能满足航海的要求。进一步划分的方法海的要求。进一步划分的方法有以下三种:有以下三种:1 1)圆周法(航海上最常见)圆周法(航海
19、上最常见)以正北为基准(000),顺时针方向度量,度量范围000 360。始终用三位数字表示始终用三位数字表示。3 3、方向的度量、方向的度量1)圆周法度量:以正北为基准(000),顺时针方向度量,度量范围000360。3 3、方向的度量、方向的度量1 1)圆周法)圆周法度量:度量:以正北为基准(000),顺时针方向度量,度量范围000360。3 3、方向的度量、方向的度量1 1)圆周法)圆周法度量:度量:以正北为基准(000),顺时针方向度量,度量范围000360。3 3、方向的度量、方向的度量1 1)圆周法)圆周法度量:度量:以正北为基准(000),顺时针方向度量,度量范围000360。3
20、 3、方向的度量、方向的度量1 1)圆周法)圆周法度量表示法:始终用三位数表示始终用三位数表示,如:000、005、090、180。3 3、方向的度量、方向的度量1 1)圆周法)圆周法度量表示法应用:航海上最常用的航海上最常用的表示方向的方法。表示方向的方法。3 3、方向的度量、方向的度量2 2)半圆周法)半圆周法度量法1:以正北正北为基准,分别向东或向西度量到正南,度量范围000 180。3 3、方向的度量、方向的度量2)半圆周法半圆周法度量法1:以正北正北为基准,分别向东或向西度量到正南,度量范围000 180。3 3、方向的度量、方向的度量2)半圆周法度量法1:以正北正北为基准,分别向东
21、或向西度量到正南,度量范围000 180。3 3、方向的度量、方向的度量2)半圆周法半圆周法度量法1:以正北正北为基准,分别向东或向西度量到正南,度量范围000 180。3 3、方向的度量、方向的度量2)半圆周法半圆周法度量法1:法2:以正南正南为基准,分别向东或向西度量到正北,度量范围000 180。3 3、方向的度量、方向的度量2)半圆周法半圆周法度量法1:法2:以正南正南为基准,分别向东或向西度量到正北,度量范围000 180。3 3、方向的度量、方向的度量2)半圆周法半圆周法度量法1:法2:以正南正南为基准,分别向东或向西度量到正北,度量范围000 180。3 3、方向的度量、方向的度
22、量2)半圆周法半圆周法任一平面方向都有两种任一平面方向都有两种半圆表示法,故必须命半圆表示法,故必须命名。名。表示法:度数度数+起点名起点名+度量方向度量方向。如:30NE、150SE60NW、120NW3 3、方向的度量、方向的度量2)半圆周法半圆周法度量法1:法2:表示法应用:在天文航海学中,常用来表示天体的方位。3)罗经点法罗经点法所有的基点、隅点、所有的基点、隅点、三字点和便点统称三字点和便点统称为罗经点。为罗经点。四个基点四个基点:N N、E E、S S、WW3 3)罗经点法罗经点法四个基点四个隅点四个隅点:等分等分四个基点方向四个基点方向的四个方向:NE,SE,SW,NW(南北在前
23、南北在前)。3 3)罗经点法罗经点法四个基点四个隅点四个隅点:NE、SE、SW、NW。3 3)罗经点法罗经点法四个基点四个隅点八个三字点:等分八个三字点:等分基点和隅点的八个基点和隅点的八个方向。方向。3 3)罗经点法罗经点法四个基点四个隅点八个三字点八个三字点:NNE、ENE、ESE、SSE、SSW、WSW、WNW、NNW。名称由基点名称后名称由基点名称后加隅点名称组成。加隅点名称组成。3 3)罗经点法罗经点法四个基点四个隅点八个三字点十六个偏点十六个偏点:等分基点或隅点与三字点的16个方向。3 3)罗经点法罗经点法四个基点四个隅点八个三字点十六个偏点十六个偏点:N/E、N/W、NE/N、N
24、E/E、E/N、E/S、SE/E、SE/S等。名称是基点或隅点名称名称是基点或隅点名称后加上偏向组成。后加上偏向组成。3 3)罗经点法罗经点法四个基点+四个隅点+八个三字点+十六个偏点=32共计共计3232个罗经点个罗经点,罗经点罗经点也可以被认为是两个想邻也可以被认为是两个想邻罗经点之间的角度。罗经点之间的角度。故:4 4点点4545目前仅用于表示风流等的大概方向。三种方向划分间的换算三种方向划分间的换算1 11、半圆法圆周法NE半圆:圆周方向=半圆方向SESE半圆:半圆:圆周方向圆周方向=180=1800 0-半圆方半圆方向向SW半圆:圆周方向=1800+半圆方向NWNW半圆:半圆:圆周方
25、向圆周方向=360=3600 0-半圆方半圆方向向NE 圆周SESW 圆周NW三种方向划分间的换算三种方向划分间的换算2 22、罗经点法圆周法法1:圆周方向圆周方向=点数点数1111.25.25找出个罗经点编号后计找出个罗经点编号后计算求出。算求出。三种方向划分间的换算三种方向划分间的换算2 2法2:基点:记忆隅点:记忆三字点:(基点+隅点)/2偏点:基点或隅点偏向方法:顺时针增加、逆顺时针增加、逆时针减少一个点(时针减少一个点(1111.25.25 )。)。1.名词1)船舶首尾线船舶首尾线:船舶无横倾时中纵剖面与测者地面真地平平面的交线。二二航向、方位和舷角2)航向线航向线CLCL:船舶首尾
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