什么是大地坐标？一文读懂地理坐标系统的基础知识
什么是大地坐标？一文读懂地理坐标系统的基础知识
大地坐标是描述地球表面位置的重要概念，它由大地纬度、大地经度和大地高三个要素组成。本文将为您详细解析大地坐标的定义、组成部分及其在大地测量学中的应用。
图片来源：视觉中国
在描述某一城市或地区的地理位置时使用的经纬度值，就是以整个地球为参考系的大地坐标。在大地测量中，大地坐标是以参考椭球面为基准面的坐标，在大地坐标系中包括三个坐标分量，即大地纬度、大地经度和大地高。经纬度只表示了平面位置，加上大地高后即可表示出地理空间的位置。
那么地球上某一点的大地坐标是如何表达的呢？经纬度的角度是什么？
大地纬度
大地纬度，是指地面上某一点的法线与赤道面的夹角，一般用B表示。地面上某一点的法线是指沿重力方向铅垂线。大地纬度由赤道面起算，夹角向北为正，称北纬，用N作代号，北纬从0°至90°。如写作39°56′N，读作北纬39度56分。夹角向南为负，称南纬用S作代号，南纬从0°至90°。
大地经度
大地经度，是指地面上某一点的子午面与起始子午面所构成的二面角，一般用L表示。某一点的子午面是通过这个点且包含南北极椭球旋转轴的平面，而起始子午面是指通过格林尼治天文台的子午面。格林尼治天文台位于英国首都伦敦东南，1884年在华盛顿召开的国际经度会议，决定以通过当时格林尼治天文台埃里中星仪所在的经线，作为全球时间和经度计量的标准参考经线，称为0°经线或本初子午线。大地经度由起始子午面起算，所构成的角度向东为正，称东经，用E作代号，东经从0°至180°。如写作116°20′E，读作东经116度20分。所构成的角度向西为负，称西经，用W作代号，西经从0°至180°。
地球的子午线和赤道总长度都大约为4万公里，所以纬度每度间距约111公里，每分约1.85公里，每秒约30.8米。在赤道附近经度每度间距与纬度基本相近，纬度越高的地区，其经度每度间距随纬圈周长的减小而减小。
当一个点在参考椭球面上时，仅用大地纬度和大地经度即可表示。如果点不在椭球面上，表示点的位置还要附加另一参数——大地高，一般用Ｈ表示。大地高是从地面点沿椭球的法线方向到参考椭球面的距离。在大地坐标系中，一个点的位置由大地纬度、大地经度和大地高来描述和定义，其数学表达为（B，L，H）。在大地测量中，地面点可以用不同的坐标系统形式进行表示，通过数学模型，大地坐标与空间直角坐标、平面直角坐标等不同坐标形式可以进行转换。