橢球體
地球的實際上并非是一個球體(Sphere),而是一個表面不規(guī)則近似于橢圓的橢球體(Spheroid)。為了要描述地球空間上任一點的位置,就需要給定地球地理坐標(biāo)。此地理坐標(biāo)則需要將地球假設(shè)一個橢球體,并依照地球的大小、形狀參數(shù)以數(shù)學(xué)方式計算出不同標(biāo)準(zhǔn)的參考橢球體(參考圖 25)。不同的區(qū)域適合的參考橢球體也不一樣,一般會以最貼近當(dāng)?shù)氐厍蚯娴臋E球體而選以作為地理坐目標(biāo)參考橢球體,此稱為大地基準(zhǔn)(Datum)。
橢球體的形狀與大小包含橢球的長軸、短軸、扁平率與偏心率,這些統(tǒng)稱為橢球體參數(shù)。目前以全球為范圍最適合通用的坐標(biāo)系統(tǒng)為 WGS84。WGS84 是美國國防部制訂的大地坐標(biāo)系統(tǒng),以地球質(zhì)量中心為原點,目前全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Globe Position System,GPS)即采用此坐標(biāo)系統(tǒng)。
圖 :參考橢球體圖
大地基準(zhǔn)
地球并不是規(guī)則的橢球體,運用數(shù)學(xué)方式計算出來的各種不同橢球體是為了讓橢球體更接近地球表面,當(dāng)一個橢球體很接近地球表面時,此橢球體稱為大地基準(zhǔn)(Datum)。不同的橢球體接近地表的情形也不一樣。世界各國為了尋找該地區(qū)最接近地表的橢球體,因而訂定了不同的大地基準(zhǔn)。WGS84 坐標(biāo)系統(tǒng)是以地球質(zhì)心為橢球體的中心,雖然是全球通用的大地基準(zhǔn),但若用于局部地區(qū),則會有無法符合地表形狀的問題。地區(qū)性的大地基準(zhǔn)的橢球面于該地區(qū)需與地球表面重合的很好,其中心相對于地球質(zhì)心位移,此橢球面與地球表面相切的點,稱為大地基準(zhǔn)原點,鄰近的坐標(biāo)都依此原點坐標(biāo)推算而得。 選擇不同的大地基準(zhǔn),地理坐標(biāo)系統(tǒng)也會不同。相同的地點采用不同的大地基準(zhǔn),則會有不同的經(jīng)緯度坐標(biāo)值。
坐標(biāo)系統(tǒng)
坐標(biāo)系統(tǒng)可分為地理坐標(biāo)與投影坐標(biāo)。地理坐標(biāo)系統(tǒng)(Geographic coordinate system)又可稱大地坐標(biāo)系統(tǒng)。是利用三度空間的球面來定義地球上的空間位置。以經(jīng)緯度之度(?)分(′)秒(″)來表示地球上任一點的絕對位置。東西向的分度線稱為緯線,以赤道為 0 度起點。南北向的分度線稱經(jīng)線,以通過英國格林威治天文臺之經(jīng)線為本初子午線作為 0 度起點,往東稱為東經(jīng),往西為西經(jīng)。(東經(jīng)為正、西經(jīng)為負;北緯為正,南緯為負;E 表東經(jīng)、W 表西經(jīng)、N 表北緯、S 表南緯)
圖:地理坐標(biāo)之經(jīng)度與緯度圖
投影坐標(biāo)(Projection Coordinate System)即將三度空間的地理坐標(biāo)經(jīng)過投影的方式,轉(zhuǎn)換成二度空間的平面坐標(biāo)系統(tǒng)。由于是由地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成平面,因此包含了參考橢球體、大地基準(zhǔn)及地圖投影方式。目前全球最通用的坐標(biāo)系統(tǒng),為國際橫麥卡托(Universal Transverse Mercator Projection Grid System)投影坐標(biāo)系統(tǒng)。
圖:橫麥卡托投影圖
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