到郊外行山溯澗時,地圖可說是必須的,但大家對地圖上的方格,座標系統又知得幾多呢?
地理座標,又稱輿地座標,為大地測量所用之座標系統。係以劃分地球之經緯度來表示地點位置,故以度(˚)
分(’)秒(”)表示之,此座標通常標示於地圖圖廓四隅。緯度以赤道為準,向南北極各為90˚,經度以英國格林威治
(Greenwish)天文台子午線為準,向東西各為180˚。
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| 方格座標系統 |
目前實際所用的投影方法,大多是用數學的方法來維持地球上重要幾何關係的方法。
例如目前全世界普遍採用的世界橫墨卡脫投影(Universal Trans-verse Mercator Projection Grid System)簡稱 UTM 座標系統,便是一個適合平面測量(小區域)使用的直角方格座標系統。此座標系統之切割方式如下
(圖8-1):
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| 1. |
採用方格座標,使用X,Y座標,而不使用經緯度之度、分、秒。 |
| 2. |
左下角為原點,X,Y座標值均為正值,X值向右(向東)為增加,Y值向上(向北)為增加。 |
| 3. |
X,Y值的讀法為東距(easting)、北距(northing)。 |
| 4. |
水平涵遢d圍:自西經180˚起,沿赤道向東每隔6˚分隔成一個「帶」(zone),
至東經180˚止,共分成60個帶,編號自西向東為1至60。 |
| 5. |
垂直涵遢d圍:自南緯80˚起,向北每隔8˚分隔成一個「區」,至北緯84˚止(北緯72˚至84˚為一區,此為唯一間隔12˚的區)共分成20區。這些區,由南至北,分別編號為C至X(英文字母中,A、B、I、O、Y、Z暫不用)。 |
| 6. |
水平及垂直分隔後,便得到UTM座標系統。例如,台灣地區大約在東經120-122˚,北緯22-25𑵆’左右,因此台灣所在的地區編號便是51Q(東經 120˚-122˚,北緯16˚-24˚)。 |
| 7. |
各「帶」再以中央經線與赤道之交點為原點,定該點的座標為(500,000公尺,0公尺)(北半球)或(500,000公尺,10,000,000公尺)(南半球),而將一個帶劃分為十萬公尺之方格。如此便得到十萬公尺方格之UTM系統。 |
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| 地心座標系統 |
GPS(Global Positioning System)全球定位系統乃是利用GPS衛星所發射的無線電訊號以測定點位的三度空間定位系統,為測量的一大新利器,目前正廣為應用於控制測量、地形測量及工程測量。
GPS之座標系統採用WGS84座標系統,其三軸及原點規定如下:
原點:地心(Ceocenter)
X軸:通過Greenwish之天文子午圈
Z軸:指向CIO(Conventional International Origin)之平均北極
Y軸:與X、Z軸正交而構成一右旋系統
GPS測得(X,Y,Z)地心座標,要得橢球座標(∮,λ,h),可解下列聯立方程式求得:
X=(RN+h)cos∮cosλ (8-2式)
Y=(RN+h)cos∮sinλ (8-3式)
Z=[(b2/a2)RN+h]sin∮ (8-4式)
其中
RN=a2/[a2 cos2∮+b2 sin2∮]1′2 (8-5式)
∮=緯度
λ=經度
h=橢球面高程(Ellipsoid height)
a=長半徑
b=短半徑
在求的橢球面高程h後,可用下式求得大地水準面高程(Geoid height)H:
大地水準面高程(H)=橢球面高程(h)-大地水準面距橢球面高程(N)(8-6式)。
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