地理坐標系

經度線垂直於緯度線，緯度線與赤道平行。

這地理坐標系（GCS）是球形或者橢圓形坐標系用於測量和交流位置直接在地球作為緯度和經度.^[1]它是各種最簡單，最古老，最廣泛使用的空間參考系統正在使用的，並構成大多數其他人的基礎。雖然緯度和經度形成坐標元組像一個笛卡爾坐標系，地理坐標係不是笛卡爾，因為測量值是角度，並且不在平面表面上。^[2]^{[自出版的來源？]}

完整的GCS規範，例如EPSG和ISO 19111標準，還包括大地基準（包括地球橢圓形），因為不同的基準將為同一位置產生不同的緯度和經度值。^[3]

歷史

這發明地理坐標系的一個通常被認為是Eratosthenes的Cyrene，他現在放下的地理在亞歷山大圖書館公元前3世紀。^[4]一個世紀後，Hipparchus的尼卡通過確定恆星測量的緯度而不是太陽高度，並確定經度月食，而不是死了。在一世紀或2世紀輪胎的馬里努斯彙編了廣泛的憲報和數學繪製的世界地圖使用從一個向東測量的坐標本初子午線在最西端的土地上，指定幸運的小島，在西非海岸附近金絲雀或者佛得角群島並在該島島的北部或南部測量羅德離開亞洲小.托勒密歸功於他的經度和緯度的全部採用，而不是根據長度來衡量緯度盛夏天。^[5]

托勒密的第二世紀地理使用了相同的Prime子午線，但從赤道反而。他們的工作被翻譯成阿拉伯在9世紀，al-khwārizmī地球描述書糾正了Marinus和托勒密關於長度的錯誤地中海，^[注1]引起中世紀阿拉伯製圖在托勒密線以東10°附近使用主要子午線。數學製圖在歐洲恢復Maximus計劃'在1300年之前恢復了托勒密文本；文字被翻譯成拉丁在佛羅倫薩經過雅各布斯·安吉魯斯（Jacobus Angelus）大約在1407年。

1884年，美國主持了國際子午線會議，由二十五個國家的代表參加。他們有22人同意採用皇家天文台在英格蘭格林威治作為零參考線。這多明尼加共和國在法國和巴西棄權。^[6]法國通過格林威治標準時間代替由本地確定巴黎天文台在1911年。

緯度和經度

GC中的緯度（φ）和經度（λ）角度測量圖。

“緯度”（縮寫：lat。，φ地球表面上的一個點的或phi）是赤道平面和穿過該點並穿過（或接近）地球中心的直線之間的角度。^[筆記2]線連接到地球表面上相同緯度痕量圓圈的線相似之處，因為它們與赤道平行，彼此平行。這北極為90°N;這南極是90°S。指定0°平行的緯度赤道，這基本飛機所有地理坐標系。赤道將地球分為北方和南半球.

“經度”（縮寫：Long。，λ地球表面上一個點的lambda）是參考的向東或以西的角度子午線到另一個經常的子午線。所有子午線都是大的一半橢圓（通常被稱為偉大的圈子），匯聚在北極和南極。子午線英國皇家天文台在格林威治，在英國倫敦東南部，是國際本初子午線，儘管有些組織 - 例如法國人國立國家信息學院 - 持續將其他子午線用於內部目的。主要子午線決定了適當的東和西半球，儘管地圖經常將這些半球划分在更西邊，以便保持古老的世界在一側。這抗蟲格林威治的子午線均為180°W和180°E。這不是要與國際日期變更線，出於政治和便利原因，它在多個地方與之分歧阿留申群島.

這兩個組件的組合指定了地面表面上任何位置的位置，而無需考慮高度或深度。由緯度和經度形成的地圖上的視覺網格稱為格拉蒂.^[7]該系統的原點/零點位於幾內亞灣約625公里（390英里）以南特馬，加納，一個經常被稱為的位置空島.

大地基準

為了明確對他們測量的“垂直”和“水平”表面的方向，地圖製造商選擇一個參考橢圓形具有給定的起源和方向，最適合其對映射區域的需求。然後他們選擇最合適的映射球形坐標系在該橢圓形上，稱為陸生參考系統或大地基準.

基準可能是全球的，這意味著它們代表整個地球，也可能是本地地球，這意味著它們僅代表了橢圓形最適合地球的一部分。由於大陸板運動，沉降和晝夜地球潮汐由月亮和太陽。這種日常運動可以多達一米。大陸運動可以達到10厘米一年，或10 m一個世紀。一個天氣系統高壓區域會導致下沉5毫米.斯堪的納維亞半島正在上升1厘米一年由於融化的冰蓋最後的冰河時代，但是附近蘇格蘭僅通過0.2厘米。如果使用本地基準，這些更改是微不足道的，但是如果使用全局數據，則具有統計學意義。^[8]

全局基準的示例包括世界大地測量系統（WGS 84，也稱為EPSG：4326^[9]），用於全球定位系統，^[注3]和國際地面參考系統和框架（ITRF），用於估算大陸漂移和地殼變形.^[10]到達地球中心的距離可以用於非常深的位置和空間位置。^[8]

國家製圖組織選擇的本地基準包括北美基準，歐洲ED50和英國人OSGB36。給定位置，基準提供了緯度 ${\ displaystyle \ phi}$ 和經度 ${\ displayStyle \ lambda}$ 。在英國，使用三個共同的緯度，經度和高度系統。WGS 84在格林威治與已發布地圖上使用的不同OSGB36大約112 m。軍事系統ED50，使用北約，不同於約120 m至180 m.^[8]

針對本地基準製作的地圖上的緯度和經度可能與從GPS接收器獲得的緯度和經度不同。將坐標從一個數據轉換為另一個數據需要一個基準轉換比如一個Helmert轉換，儘管在某些情況下是一個簡單的翻譯可能就足夠了。^[11]

在流行的GIS軟件中，以緯度/經度投影的數據通常表示為地理坐標系。例如，如果基準是緯度/經度的數據1983年北美基準由“ GCS北美1983年”表示。

度的長度

在GRS上 80或WGS 84球體在海平面在赤道，一個緯度第二次測量30.715儀表，一分鐘為1843米，一個緯度度為110.6公里。經度的子午線圈子在地理極線上相遇，隨著緯度的增加，第二次的寬度自然降低。在赤道在海平面上，一個縱向第二秒尺寸為30.92米，縱向分鐘為1855米，縱向程度為111.3公里。在30°時，縱向秒為26.76米，在格林威治（51°28'38'''）19.22米處，在60°時為15.42米。

在WGS上 84球體，長度為緯度φ時的緯度程度（即，在緯度φ處，您必須沿著南北線行駛的米數才能沿著南北線行駛1度，左右移動1度）

{\ displayStyle 111132.92-559.82 \，\ cos 2 \ varphi +1.175 \，\ cos 4 \ cos 4 \ varphi -0.0023 \，\ cos 6 \ varphi}

^[12]

每度緯度的儀表返回的度量隨緯度連續變化。

類似地，可以計算出一度經度的米長度為

{\ displayStyle 111412.84 \，\ cos \ varphi -93.5 \，\ cos 3 \ varphi +0.118 \，\ cos 5 \ varphi}

^[12]

（這些係數可以改善，但是由於它們的距離，它們的距離是正確的。）

公式兩個儀表的返回每度米的單位。

估計緯度縱向程度長度的另一種方法 ${\ displaystyle \ textstyle {\ varphi} \，\！}$ 是假設球形地球（要獲得每分鐘的寬度和第二，分別除以60和3600）：

{\ displaystyle {\ frac {\ pi} {180}} m_ {r} \ cos \ varphi \！}

在哪裡地球的平均子午半徑 ${\ displaystyle \ textstyle {m_ {r}}} \，\！}$ 是6,367,449 m。由於地球是一個塊狀球體，不是球形的，該結果可以降低十分之一的百分之十。在緯度上更好地近似 ${\ displaystyle \ textstyle {\ varphi} \，\！}$ 是

{\ displaystyle {\ frac {\ pi} {180}} a \ cos \ beta \，\！}

地球赤道半徑 ${\ displayStyle a}$ 等於6,378,137 m和 ${\ displaystyle \ textstyle {\ tan \ beta = {\ frac {b} {a}}} \ tan \ varphi} \，\！}$ ;對於GRS 80和WGS 84個球體，B/A計算為0.99664719。（（ ${\ displaystyle \ textstyle {\ beta} \，\！}$ 被稱為減少（或參數）緯度）。除了舍入，這是沿緯度平行的確切距離。沿著最短路線的距離將有更多的工作，但是如果兩個點相距一個程度，那兩個距離總是在彼此0.6米以內。

選定緯度的縱向長度等效物
緯度	城市	程度	分鐘	第二	±0.0001°
60°	聖彼得堡	55.80公里	0.930公里	15.50 m	5.58 m
51°28'38'n	格林威治	69.47公里	1.158公里	19.30 m	6.95 m
45°	波爾多	78.85公里	1.31公里	21.90 m	7.89 m
30°	新奧爾良	96.49公里	1.61公里	26.80 m	9.65 m
0°	Quito	111.3公里	1.855公里	30.92 m	11.13 m

替代編碼

像任何一系列多數數字一樣，緯度長度對也可能具有挑戰性地交流和記住。因此，已經開發出用於將GCS坐標編碼為字母數字字符串或單詞的替代方案：

這梅登黑德定位器系統，在無線電操作員中很受歡迎。
這世界地理參考系統（Georef），為全球軍事行動開發，取而代之的是全球參考系統（gars）。
開放位置代碼或由Google開發並發佈到公共領域的“ Plus Codes”。
Geohash，基於莫頓的公共領域系統Z階曲線.
什麼3words，一個專有系統編碼GCS通過將坐標分為三個數字並在索引詞典中查找單詞來編碼GC坐標為單詞。
軍事電網參考系統是北約軍隊用於在地球上定位點的地理標準標準。

也可以看看

十進制學位 - 角度測量，通常用於緯度和經度
地理距離 - 沿地球表面測量的距離
地理信息系統 - 捕獲，管理和呈現地理數據的系統
GEO URI計劃
ISO 6709，通過坐標的地理點位置的標準表示
線性引用
主要方向 - 天體坐標系
行星坐標系
- 硒儀坐標系
空間參考系統 - 在地球上指定位置的系統
Jan Smits（2015）。參考書目描述製圖材料和空間數據的數學數據.地理協調.ICA地圖預測委員會。

筆記

^兩人在地中海中具有準確的絕對距離，但低估了地球的圍，導致其學位測量分別誇大了其從羅德（Rhodes）或亞歷山大（Alexandria）向西的長度。
^緯度和經度的替代版本包括與地球中心相對於地球中心的地理坐標；大地坐標，該坐標將地球模擬橢圓形;和地理坐標，這些坐標相對於給出坐標的位置處的鉛線。
^WGS 84是大多數GPS設備中使用的默認基準，但是可以選擇其他基準。

參考

^Chang，Kang-Tsung（2016）。地理信息系統簡介（第9版）。麥格勞 - 希爾。 p。 24。ISBN 978-1-259-92964-9.
^泰勒，查克。“定位地球上的一個點”。存檔原本的2016年3月3日。檢索3月4日2014.
^“使用EPSG大地參數數據集，指南注7-1”.EPSG測量參數數據集。地質解決方案。檢索12月15日2021.
^McPhail，Cameron（2011），重建Eratosthenes的世界地圖（PDF），但尼丁：奧塔哥大學，第20-24頁.
^埃文斯，詹姆斯（1998），古代天文學的歷史和實踐，英格蘭牛津：牛津大學出版社，第102-103頁，ISBN 9780199874453.
^Greenwich 2000 Limited（2011年6月9日）。“國際子午會議”。 wwp.millennium-dome.com。存檔原本的2012年8月6日。檢索10月31日2012.
^美國土木工程師學會（1994年1月1日）。地圖科學的詞彙表。 ASCE出版物。 p。 224。ISBN 9780784475706.
^^一個 ^b ^c英國坐標系統指南（PDF），D00659 v3.6，軍械調查，2020年，存檔（PDF）從2020年4月2日的原始，檢索12月17日2021
^“ WGS 84：EPSG投影 - 空間參考”.spatialReference.org。檢索5月5日2020.
^博爾斯塔德，保羅（2012）。GIS基本面（PDF）（第五版）。阿特拉斯書。 p。 102。ISBN 978-0-9717647-3-6.
^“製作與GPS兼容的地圖”。愛爾蘭政府1999年。原本的2011年7月21日。檢索4月15日2008.
^^一個 ^b[1]地理信息系統 - stackexchange

來源

本文的一部分來自Jason Harris的“ Astroinfo”，該“ Astroinfo”與Kstars，一個桌面的天文館Linux/KDE。看KDE教育項目-KSTARS

外部鏈接

Wikimedia Commons與地理坐標係有關的媒體

[6] 兩人在地中海中具有準確的絕對距離，但低估了地球的圍，導致其學位測量分別誇大了其從羅德（Rhodes）或亞歷山大（Alexandria）向西的長度。

[8] 緯度和經度的替代版本包括與地球中心相對於地球中心的地理坐標；大地坐標，該坐標將地球模擬橢圓形;和地理坐標，這些坐標相對於給出坐標的位置處的鉛線。

[12] WGS 84是大多數GPS設備中使用的默認基準，但是可以選擇其他基準。

[chang2016-1] Chang，Kang-Tsung（2016）。地理信息系統簡介（第9版）。麥格勞 - 希爾。 p。 24。ISBN 978-1-259-92964-9.

[Taylor2002-2] 泰勒，查克。“定位地球上的一個點”。存檔原本的2016年3月3日。檢索3月4日2014.

[epsg-3] “使用EPSG大地參數數據集，指南注7-1”.EPSG測量參數數據集。地質解決方案。檢索12月15日2021.

[4] McPhail，Cameron（2011），重建Eratosthenes的世界地圖（PDF），但尼丁：奧塔哥大學，第20-24頁.

[5] 埃文斯，詹姆斯（1998），古代天文學的歷史和實踐，英格蘭牛津：牛津大學出版社，第102-103頁，ISBN 9780199874453.

[7] Greenwich 2000 Limited（2011年6月9日）。“國際子午會議”。 wwp.millennium-dome.com。存檔原本的2012年8月6日。檢索10月31日2012.

[9] 美國土木工程師學會（1994年1月1日）。地圖科學的詞彙表。 ASCE出版物。 p。 224。ISBN 9780784475706.

[OSGB-10] 一個 ^b ^c英國坐標系統指南（PDF），D00659 v3.6，軍械調查，2020年，存檔（PDF）從2020年4月2日的原始，檢索12月17日2021

[11] “ WGS 84：EPSG投影 - 空間參考”.spatialReference.org。檢索5月5日2020.

[Bolstad-13] 博爾斯塔德，保羅（2012）。GIS基本面（PDF）（第五版）。阿特拉斯書。 p。 102。ISBN 978-0-9717647-3-6.

[Irish-14] “製作與GPS兼容的地圖”。愛爾蘭政府1999年。原本的2011年7月21日。檢索4月15日2008.

[GISS-15] 一個 ^b[1]地理信息系統 - stackexchange

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