地平坐标系

测绘各种坐标系1 大地坐标系：设P点的子午面NPS与起始子午面NGS所构成的二面角L，即P点的大地经度；P点的法线Pn与赤道的夹角B，即P点的大地纬度；从观测点沿椭球的法线方向大到椭球面的距离，即大地高H。

注意：内业的基准线是法线，基准面是参考椭球面；外业的基准线是铅垂线，基准面是大地水准面，此时高程为正高。

以似大地水准面为参照面的高程系统为正常高。

2 空间直角坐标系：空间任意点的坐标用（X,Y,Z）表示，坐标原点位于总地球质心或参考椭球中心，Z轴与地球平均自转轴相重合，即指向某一时刻的平均北极点，X轴指向平均自转轴与平均格林尼治天文台所决定的子午面与赤道面的交点Ge而Y轴与XOZ平面垂直，且指向东为正。

坐标参考系统：分为天球坐标系和地球坐标系。

天球坐标系用于研究天体和人造卫星的定位与运动。

地球坐标系用于研究地球上物体的定位与运动，是以旋转椭球为参照体建立的坐标系统，分为大地坐标系和空间直角坐标系。

即地固坐标系3 天球直角坐标系：原点位于地球质心O，z轴指向天球北极Pn，x轴指向春分点r，y轴垂直于xOz平面，从而建立起来的坐标系即为天球直角坐标系；天球直角坐标也可转化为赤经（a）、赤纬（）、向径（d）构成的球面坐标。

春分点和天球赤道面，是建立天球坐标系的重要基准点和基准面。

4 惯性坐标系：是指在空间固定不动或做匀速直线运动的坐标系。

一般很难建立，通常约定建立近似的惯性坐标系，即协议惯性坐标系。

5 协议天球坐标系：由于地球的旋转轴是不断变化的，通常约定某一时刻t作为参考历元，把该时刻对应的瞬时自转轴经岁差和章动改正后的指向作为z轴，以对应的春分点为x 轴的指向点，以xoz的垂直方向为y轴建立的球坐标系协议天球坐标系与瞬时真天球坐标系的差异是由地球旋转轴的岁差和章动引起的，两者之间有其转换关系。

6 瞬时真天球坐标系：是一时刻t的瞬时北天极和真春分点为参考建立的天球坐标系。

它与瞬时平天球坐标系的差异主要是地球自转轴的章动造成的。

“赤道坐标系”与“地平坐标系”中国，赤道坐标系是一种天球坐标系。

通过天球中心与地球赤道面平行的平面称为天球赤道面，它与天球相交而成的大圆称为天赤道。

赤道面是赤道坐标系的基本平面。

天赤道的几何极称为天极，与地球北极相对的天极即北天极，是赤道坐标系的极。

经过天极的任何大圆称为赤经圈或时圈；与天赤道平行的小圆称为赤纬圈。

作天球上一点的赤经圈，从天赤道起沿此赤经圈量度至该点的大圆弧长为纬向坐标，称为赤纬。

赤纬从0°到±90°计量，赤道以北为正，以南为负。

赤纬的余角称为极距，从北天极起，从0°到180°计量。

古代说，星星有三种分类，来自沈括《梦溪笔谈·象数一》：“星有三类：一、经星，北极之为长；二、舍星，大火为之长；三、行星，辰星为之长。

”舍星就是二十八宿。

如果说天球坐标系统，离不开二十八星宿。

二十八星宿是全天空所有星宿，沿天球黄、赤道带，将其临近天区划分成28个区，并不全在赤道附近。

图三垣二十八宿示意图1在中国，最早的天球定位系统是用十二地支，然后是二十八宿。

二十八宿就是天上的坐标和刻度。

用来表示某天文现象或者某天体的位置。

“天事本无度，推历者无以寓其数，乃以日所行分天为三百六十五度有奇。

（日平行三百六十五日有余而一期，天故以一日为一度也。

）既分之，必有物记之，然后可窥而数，于是以当度之星记之。

循黄道日之所行一期，当者止二十八宿星而已，（度如伞橑，当度谓正当伞橑上者。

故伞盖二十八弓，以象二十八宿。

）”天上本来没有刻度，但是古代推算制定历法者要标定位置，就需要读数。

于是把天平均分成365度有奇（365.25度，罗盘为二十四山360度）分开之后，以二十八宿的主星（距星）作为参考星，来对比得到读数。

就像用伞骨来分割伞面一样。

图中国传统星象图部分图二十八宿的主星（距星）作为参考星，来对比得到读数《宋史·天文》：“按汉永元铜仪，以娄为十二度，唐开元游仪十三度。

地理坐标系、大地坐标系与地图投影与重投影详解地理坐标系、大地坐标系与地图投影与重投影详解一、基本概念首先简单介绍一下地理坐标系、大地坐标系以及地图投影的概念：•地理坐标系：为球面坐标。

参考平面地是椭球面，坐标单位：经纬度；•投影坐标系：为平面坐标。

参考平面地是水平面，坐标单位：米、千米等；•地理坐标转换到投影坐标的过程可理解为投影。

（投影：将不规则的地球曲面转换为平面）从以上三个概念相应到可以涉及到三个问题：•地理坐标系的定义，即参考椭球面的标准，地球是一个不规则的球形，因此若用经纬度去定义地球上的位置，一定会对地球做了相应的抽象。

•投影坐标系的定义，在小范围内可以认为大地是平面的，而整体上来说地球是球形的，因此大地坐标对于不同的地区肯定是不一样的。

一个坐标系肯定会涉及到坐标原点、坐标轴的位置，这也是大地坐标系需要考虑的问题。

•从地理坐标到投影坐标是将不规则的球面展开为平面的过程，因此也是一个将曲面拉平的过程。

从生活经验中可以看出这是一个无法精确处理的问题（例如，在剥桔子的时候，如果不破坏橘子皮是无法从原来的“曲面”展开为平面的），这边涉及到了投影方法的问题针对上面三个问题，本文将一一介绍。

二、对不规则的抽象——地球空间模型地球的自然表面是崎岖不平的，在地理课本上我们会看到对地球形状的描述：地球是一个两极稍扁，赤道略鼓的不规则球体。

不难看出在地球的自然状态下其表面并不是连续不断的，高山、悬崖的存在，使得地球表面存在无数的凸起和凹陷，因此，对地球表面的第一层抽象，大地水准面即得到了一个连续、闭合的地球表面。

大地水准面的定义是：假设当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的曲面，这就是大地水准面。

它是重力等位面。

在大地水准面的基础上可以建立地球椭球模型。

大地水准面虽然十分复杂，但从整体来看，起伏是微小的，且形状接近一个扁率极小的椭圆绕短轴旋转所形成的规则椭球体，这个椭球体称为地球椭球体。

地质工作中常用的坐标系坐标是表达地面位置的重要参数，从事地质勘查工作的人时时刻刻都在与坐标打交道，一切地质工作都建立在坐标定位之上，是地质工作的基础。

地球是一个球体，球面上的位置，是以经纬度来表示，我们把它称为“球面坐标系统”或“地理坐标系统”。

在球面上计算角度距离十分麻烦，而且地图是印刷在平面纸张上，要将球面上的物体画到纸上，就必须展平，这种将球面转化为平面的过程，称为“投影”。

经由投影的过程，把球面坐标换算为平面直角坐标。

§ 1.1地理坐标系统地质工作常用的地理坐标系统有北京54坐标系、西安80坐标系、美国WGS84坐标，目前在全国第二次土地调查中使用的2000国家大地坐标系，在地勘行业中不常用。

一个完整的坐标系统是由坐标系和基准2个方面要素所构成的。

下面主要介绍WGS-84大地坐标系、1954年北京坐标系和1980年国家大地坐标系、2000国家大地坐标系4种坐标系统及其参考椭球的基本常数(基准) 及手持GPS接收机WGS-84、1954年北京坐标系和1980年国家大地坐标系转换参数计算。

一、WGS-84大地坐标系WGS－84（World Geodetic System，1984年）是美国国防部研制确定的大地坐标系，其坐标系的几何定义是：原点在地球质心，z轴指向BIHl984.0定义的协议地球极(CTP)方向，x轴指向BIHl984.0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与x轴和z轴构成右手坐标系。

该椭球的参数为：长半轴：a=6378137m；第一偏心率：e2=0.00669437999013；第二偏心率：e”=0.006739496742227；扁率：F=1/298.25223563。

二、1954年北京坐标系(BJ一54)建国前，我国没有统一的大地坐标系统，建国初期，在苏联专家的建议下，我国根据当时的具体情况，建立起了全国统一的1954年北京坐标系。

该坐标系以格拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系，与苏联1942年建立的以普尔科夫天文台为原点的大地坐标系统相联系，相应的椭球为克拉索夫斯基椭球，该椭球的参数为：长半轴：a=6378245 m；第一偏心率：e2=0.00669342162297：第二偏心率：e”=0.00673852541468：扁率：F=1/298.2。

地平坐标系的名词解释地平坐标系是一种天文学中常用的坐标系统，用于描述天体在天空中的位置。

它是以观测者为中心的，将观测者所在位置的地平面作为参考平面，天空中天体的位置则通过两个关键参数来确定，即天体的方位角和高度角。

方位角是一种用于度量天体在水平方向上的位置的参数，它是从观测者的正北方或者南方开始，顺时针或逆时针测量到天体所在位置的角度。

方位角的取值范围是0到360度，其中0度代表正北方，90度代表正东方，180度代表正南方，270度代表正西方。

高度角是一种用于度量天体在垂直方向上的位置的参数，它是从观测者所在位置的地平面起始，测量到天体所在位置的角度。

高度角的取值范围是0到90度，其中0度代表地平线位置，90度代表天顶位置。

通过方位角和高度角，我们可以准确地确定一个天体在我们所在位置的地平坐标系中的位置。

例如，当我们观测到一颗星星位于方位角为30度，高度角为60度时，我们就知道这颗星星位于距离我们正北方30度，相对于地平面上方60度的位置。

地平坐标系的使用可以方便天文学家和天文爱好者观测和记录天体的位置。

通过观测一个天体在不同时间的方位角和高度角的变化，我们可以了解天体的日周运动规律，比如轨道周期、升起与落下的时间等。

此外，地平坐标系也常被用于定位天体之间的相对位置，比如观测某个星座中不同星星间的距离和角度关系。

然而，地平坐标系也有一些局限性。

由于观测者所在位置的局限性，地平坐标系只适用于一个特定的观测点。

如果观测者的位置发生了变化，那么对同一个天体的观测结果也会有所不同。

另外，地平坐标系的坐标参数与天体的位置有关，所以当我们观测到不同的天体时，需要不断地转换和调整坐标参数。

为了克服地平坐标系的局限性，天文学家还引入了其他坐标系统，如赤道坐标系和黄道坐标系。

赤道坐标系将赤道作为参考平面，使用赤经和赤纬两个参数来描述天体的位置；黄道坐标系则将黄道作为参考平面，使用黄经和黄纬两个参数来描述天体的位置。

地平圈和地平坐标系陈按：此次为大家提供的是关于地平圈以及地平坐标系方面的内容，要学好七政四余，必须对于天文有所熟悉，最好能自己计算星盘。

要成为这方面的专家，必须基础要扎实，所以我们还有很大的努力空间。

地平圈英文horizon基本概念通过天球中心(实际是观测者的眼睛)并与铅垂线(天顶与天底联线)相垂直的平面，称为天球的地平面，地平面与天球相交而成的大圆称为地平圈[1]。

原理从观测者四周水平方向望去，天地相交的圆。

是观测者位置地平坐标系统的赤道。

不同位置的观测者地平圈不同。

极点上的地平圈与赤道圈平行，赤道上的地平圈与赤道圈垂直。

某一纬度上地平圈与赤道圈相交，交角为90度-纬度。

作用地平经仪主要用于测量天体的地平方位角。

其底座是副十字交梁，交梁上有三条屈身直立的苍龙和一条铜柱，作为四个柱脚托着一个直径两米多的大铜圈，铜圈平行于地平面，叫做“地平圈”。

该仪器的主体部分就是地平圈,圈内设有东西通径,中间为圆盘,用云柱支撑。

四隅用三根龙柱及一根铸造精细的铜柱支撑,下面是十字交梁,有螺柱用来调整水平。

在东西柱上,又立两根柱,两只苍龙沿柱蜿蜒而上,顶端各伸出一爪,合捧一个火球,球心表示天顶,与地平圈的中心成一条垂线。

沿垂线方向安有一根上指天顶下指地心的中空立表,此表可旋转360度,立表下端设有一个与它垂直的横表,其长和地平圈外经相齐,平放在地平圈上。

立表的中空处,上下各设有一个立柱,柱顶端有一个垂直的小孔,旁边有一个小孔贯穿两侧,并与垂直的小孔相通,两个立柱用垂线相连,立表上端两侧,平置两个小柱,从小柱分引两条斜线与横表两端相连。

观测时,使待测天体与横表两端的线,和中心垂直在一个平面上,就可定出地平经度。

此仪曾于1900年被德国侵略者掠至柏林20年之久,于1921年重新安置在古观象台上。

天球地平坐标系拼音：tiānqiú dìpíng zuòbiāoxì （Tianqiu Diping Zuobiaoxi）英文：horizontal system of coordinate同义词条：地平坐标,地平坐标系,horizontal system of coordinate ,horizontal coordinate system天球地平坐标系是以地面上观测者为中心，以该点的地平圈为基本平面的天球坐标系。

地平坐标系
地平坐标系是一种描述天体位置的坐标系，常用于天文学和导航领域。

在地平
坐标系中，观测者站在地球表面，将地平面定义为水平方向，天顶方向定义为垂直方向。

利用地平坐标系，观测者可以确定天空中各个天体的位置，包括星星、行星、恒星等。

地平坐标系有两个主要坐标参数：方位角和高度角。

方位角通常用来描述天体
在地平面上的方向，以北方为0度，东方为90度，南方为180度，西方为270度。

高度角则是指天体相对于地平面的仰角，可以用来表示天体的高度或海拔角度。

通过这两个参数的组合，可以准确地确定天体在天空中的位置。

要确定某个天体的地平坐标，观测者首先需要确定观测位置的纬度和经度。

纬
度决定了观测者所在地的纬线位置，而经度则决定了时区和经线位置。

通过这两个坐标，观测者可以计算出地平坐标系的原点位置，即天空中的天顶点坐标。

利用地平坐标系，观测者可以进行天体观测、导航定位等活动。

在天文观测中，天文爱好者常常利用地平坐标系来确定天体的位置和观测时机。

而在导航领域，地平坐标系也被广泛应用于飞行导航、航海定位等方面。

总的来说，地平坐标系是一种简单直观的坐标系，适用于描述天体在天空中的
位置。

通过学习和掌握地平坐标系的原理和应用，人们可以更好地理解和利用天文现象，实现更精确的导航定位和天文观测。

真龙虎畅谈天干地支7：地平坐标系与北天极坐标系
空间概念用来描述天体的空间位置，日月星辰整天在天上走来走去，他们的位置是不断变化的，要度量他们的空间运动，我们首先要选定参照系并建立坐标系统。

1. 地平坐标系：
古人是站在大地上，用眼睛观察天象的，那么我们也站在大地来观察天空，很明显，我们看到的天笼罩在我们四周，像是一个半球把大地万物全部盖在其中。

而我们看看大地，是一个巨大的平面向四周伸展出去，直到与“天边”相连。

于是我们有一个概念，天是园的，地是平的，所谓“天园地方”，注意，古人的“方”字代表平面的意思，而不是“方形”，因为就形状而言，大地与天边接壤，自然是个平面园，根本看不到方形的影子。

很自然的，大地平面园就是一个天然的平面极坐标系。

因为大地平面在人的观察直觉是静的，而天上的东西却不停的在运动，所以可以用地平面来标定天体的位置（实际上是天体在地平面坐标系的投影位置），我们在大地平面园上加以分度，就能得到一个地平面极坐标系。

2.北天极坐标系：
我们仰头观天时，会发现一个现象，即天上的星星都在绕着我们头顶北方的一个点旋转，而在这个点附近恰好有一颗星星，他几乎和天顶上那个不动点重合，这颗星就是北极星。

于是我们又得到一个天然坐标系，位于我们的头顶天穹之上，象一个大园盖子盖在头顶，所以这又是一个极坐标系。

不仅如此，北极星附近还有七颗明亮的星星组合成一个“大斗杓”形状，称北斗七星，其斗柄延伸指向天边，于是，北天极坐标系就天生的悬在我们头顶。

第二节天球和天球坐标知识点一：天球同地球不同，它只是一个假想的圆球。

天球坐标同地理坐标的数学原理一样，却有几种系统。

在《地球概论》课里介绍了四种天球坐标系；地平坐标系、时角坐标系（第一赤道坐标系）、赤道坐标系（第二赤道坐标系）和黄道坐标系。

地平坐标系同时角、赤道坐标系之间的关系，表现为沿垂线同天轴之间的交角，等于观测地的纬度的余角；反映到坐标上，就是仰极的高度等于观测地的天文纬度：h p = φ时角坐标系同赤道坐标系之间的关系，表现为它们的经度的相互关系，即任一时刻任一天体的赤经和时角之和，等于当时的恒星时：S = α + t时角、赤道坐标系同黄道坐标系之间的关系，表现为它们的主圈之间的交角，即黄赤交角，它的现代值为23o 26′。

ε = 23o 26′利用这几种关系，可以解决许多天球坐标的计算问题。

为了正确地把握这些关系，读者在解题时可画五圈（地平圈、天赤道、子午圈，卯酉圈和六时圈）十点（P、P′、Z、Z′、Q、Q′、N、E、S、W）图，帮助思考。

为了解决天体中天的问题，读者可参看385题的答案中的公式。

例1．求织女星（α = 18h36m）上中天时的恒星时和河鼓二（牛郎星α =19h50m）的时角。

解：根据题意，可作右图帮助解题。

图中大圆为天赤道，圆心为北天极P，QQ′和EW分别为子午圈和卯酉圈平面在天赤道平面上的投影线，图中标出了织女星、牛郎星和春分点γ的投影位置），牛郎星的和恒星时（S）、牛郎星的时角（t牛）等角量。

赤经（α牛当织女星上中天时，其时角为零，因此，这时的恒星时，等于织女星的赤经，即：S = α女+ t女=α女= 18h36m同理，S = α牛+ t牛∴t牛= S -α牛= 18h36m - 19h50m = - 1h14m = 22h46m- 1h14m为负时角，换算成正时角，只需加24 h。

答：当织女星上中天时，恒星时为18h36m，河鼓二（牛郎星）的时角为22h46m。