地麵點坐標

確定地球表面上點的位置時，常常採用下述幾種坐標系。

天文坐標系

建立在天球上的同地球的形狀和大小無關的坐標系。它以地球自轉軸為極軸，極軸延伸與天球的交點為天極，經過地心並同極軸垂直的面為赤道面，由這個赤道面延伸與天球相交的大圓就是天赤道。觀測者的地方鉛垂線(或大地水準面的法線)為天頂方向，它是天文坐標系的基本方向。天頂方向和天球赤道面的夾角稱為天文緯度嗞。它從赤道分向南北兩極，從0°量度到90°。赤道以北的稱為北緯，以南的稱為南緯。經過天極和天頂方向的平面為天文子午面。某地天文子午面與本初子午面之間的兩面角稱為天文經度λ。在本初子午面以東的稱東經，以西的稱西經，一般都用0°～180°表示，但在天文學中常用0h～12h表示。

大地坐標系

建立在參考橢球體上的坐標系。不同國家和地區所採用的參考橢球體不完全相同。大地坐標系的基本方向是參考橢球體面的法線。地面上一點的法線同參考橢球體的赤道面之間的夾角稱為大地緯度B。該法線同參考橢球體旋轉軸所構成的平面稱為大地子午面；該點的大地子午面同參考橢球體上相應的本初子午面之間的兩面角稱為大地經度L。大地經緯度也分別用東西經和南北緯來表示。

天文坐標系和大地坐標系都是二維球面坐標系，統稱為地麵點位置的地理坐標系。

地心坐標系

為了確定地麵點的位置，除用上述的二維球面坐標系外，還採用三維坐標系，即地心坐標系。它包括地心直角坐標系和地心極坐標系。地心直角坐標系（或稱空間直角坐標系）以地球質心為坐標原點，以參考橢球體旋轉軸為z軸，從原點向北為正向,以參考橢球體赤道面為xy平面。赤道面同參考橢球體上的本初子午面的交線為x軸，指向本初子午面的方向為正向。xyz三軸形成右旋系統。地面上任意一點的坐標可用X、Y、Z三個坐標值表示。地心極坐標系的經度λ的定義與大地經度的定義相同。地心緯度嗞是地面上一點和地心的連線同參考橢球體赤道面的夾角。第三個坐標是該點的地心向徑ρ。

坐標系之間的關係

天文坐標和大地坐標之間的差異，是由地麵點的垂線同法線方向的不一致引起的，其中包含地球自轉軸和參考橢球體短軸不重合以及地球質心和參考橢球體中心不重合的影響。這種差異稱為垂線偏差，垂線偏差值一般為幾個角秒，極端情況下可達幾十個角秒。差異特大的原因是地球內部質量分布的不均勻，因此只能通過觀測來求得垂線偏差。

大地坐標系、地心直角坐標系以及地心極坐標系都是建立在規則幾何形狀的橢球體上的，它們之間有一定的幾何關係。

坐標的測定

大地坐標用大地測量的方法測定。地心坐標早期曾用月掩星、月球照相觀測等方法測定，但精度相當低。近年來，採用都卜勒方法觀測子午儀衛星的頻移，定位精度已達米級（人造衛星都卜勒觀測）。套用人造衛星雷射測距和月球雷射測距等技術，還可能以更高的精度確定地麵點的地心坐標。目前認為，採用甚長基線干涉測量技術可以達到最好的測定精度（見甚長基線干涉儀）。此外，利用全球天文大地水準面，或利用天文大地水準面和重力大地水準面的高差，也可以建立地心坐標系。

為了測定天文經緯度，必須觀測天體。測定天文經度，就是在同一時刻測定地面上某一點和本初子午線上的瞬時地方時之差;測定天文緯度,就是測定天頂方向至赤道面的天頂距。在測定地方時的方法中，具有較高測定精度的有：中天法、東西雙星等高法、多星等高法等。本初子午線上的瞬時地方時則可通過收錄無線電時號求得。在測定天文緯度的方法中,首推太爾各特法,其次為多星等高法。測定天文經緯度的儀器有：中星儀、稜鏡等高儀、天頂儀、照相天頂筒；為了建立天文大地網的天文經緯度，大多用全能經緯儀測定，在精度要求不高時，也用小型稜鏡等高儀。在測定地麵點的天文坐標時，有時也測定由該點至另一點的方向同天文子午面之間的夾角（稱為天文方位角），它對大地坐標的定向是一個重要的量。

地麵點坐標

基本介紹