解析真北、磁北、坐标北

解析真北、磁北、坐标北

太阳能是一种清洁的能源，它的应用正在世界范围内快速地增长。利用太阳光发电就是一种使用太阳能的方式，可是目前建一个太阳能发电系统的成本还是较高的，从我国现阶段的太阳能发电成本来看，其花费在太阳电池组件的费用大约为60～70％，因此，为了更加充分有效地利用太阳能，如何选取太阳电池方阵的方位角是一个十分重要的问题。方位角系指自选定的标准方向的北端起顺时针转向选定直线的水平夹角。其大小在0~360°之间。如选定的标准方向为磁北方向，则该方位角为磁方位角，用

表示；标准方向为正北方向，即为真方位

表示。

角，用A表示；标准方向为坐标北向，则为坐标方位角用

三者之间的关系式为:

△：磁偏角 γ：子午线收敛角 G：磁坐偏角（磁北与坐标北夹角） 那么何为真北方向、磁北方向、坐标北方向，这就涉及到真北、磁北、坐标北概念。 1. 三北方向

测量上常用的标准方向有真子午线方向、磁子午线方向和坐标纵轴方向，简称为真北方向、磁北方向和坐标北方向，即三北方向，如图一所示。在总参谋部测绘局测的全国1:1万，1:5万地形图上都标有三北方向。

图一

1.1. 真北方向

真北(True North, TN)指地球的北极，即北纬90度或者经圈交汇的地方，又称正北方向，为过地球上一点指向地球地理北极的方向。通过地球表面某点的真子午线的切线方向，成为该点的真子午线方向。真子午线方向指向北极的方向叫真北方向。真北方向是大家看地图或者地球仪上所有经线的起始点。

测量真北方向的方法中，经纬仪测量的前提是附近需有国家等级控制点，在没有测量控制点的地方，可选用陀螺经纬仪法、太阳高度法、北极星任意时角法，也可用专门的GPS定位测量仪器测定，如JS6200方位角测量仪。 1.2. 磁北方向

磁北是指南针所指示的北，这主要是由于地球的磁场两极与地理上的南北两极不重合，因此指南针指示的北为磁北而非真北，磁北会随着时间而变化。磁北方向极度不精确，一般仅用于旅行 1.3. 坐标北方向

坐标北也叫图北、方格北，是指在某张地图上纵向方格线指示的\上\方。也就是所谓的上北下南。在高斯平面直角坐标系中，纵坐标轴所指的方向或与纵坐标轴平行的方向，就是坐标北方向，在测量工作中，当方位角为零时，仪器所指的方向就是坐标北方向。在工程测量和施工中，我国普遍使用的是1954北京或者1980西安的高斯投影平面直角坐标系，目前总图专业用到的北均为坐标北。 2. 三北之间关系 2.1. 真北与磁北关系

在地球任意一点上的磁北方向与真北方向一般说来都不重合，两者所夹角度称磁偏角△。相对真北方向而言，磁北方向在真北方向东边为正，反之为负。同时由于各种因素对地磁场的影响，所以各地的磁偏角也是不同的。其变化范围常

常有几分至几度不等，即使在同一天内的同一地方，也常常会有几分的变化。我国各地磁偏角除新疆、南疆的少数地区为东偏外，其它地区的磁偏角均为负值。

我国各大中城市的磁偏角△（2011年值）

序号 地名 1 齐齐哈尔 2 哈尔滨 3 延吉 4 长春 5 沈阳 6 大连 7 承德 8 烟台 9 天津 10 济南 11 青岛 12 保定 13 大同 14 徐州 15 太原 16 包头 17 北京 18 上海 19 合肥 20 杭州 21 安庆 22 洛阳 23 温州 24 南京 25 信阳 磁偏角（D） 9°37′（W） 9°40′（W） 9°26′（W） 9°03′（W） 7°54′（W） 6°47′（W） 6°14′（W） 6°01′（W） 5°29′（W） 4°40′（W） 5°20′（W） 5°14′（W） 4°32′（W） 4°41′（W） 4°01′（W） 3°49′（W） 5°54′（W） 4°32′（W） 4°14′（W） 4°24′（W） 3°50′（W） 3°38′（W） 3°56′（W） 4°48′（W） 3°35′（W） 序号 地名 27 武昌 28 南昌 29 沙市 30 台北 31 西安 32 福州 33 长沙 34 赣州 35 兰州 36 厦门 37 重庆 38 西宁 39 桂林 40 成都 41 贵阳 42 康定 43 广州 44 昆明 45 保山 46 南宁 47 海口 48 拉萨 49 玉门 50 和田 51 乌鲁木齐 磁偏角（D） 3°10′（W） 3°10′（W） 2°54′（W） 3°03′（W） 2°19′（W） 3°12′（W） 2°30′（W） 2°37′（W） 1°22′（W） 2°27′（W） 1°34′（W） 0°49′（W） 1°39′（W） 0°58′（W） 1°19′（W） 0°41′（W） 1°38′（W） 0°46′（W） 0°41′（W） 1°04′（W） 1°17′（W） 0°23′（E） 0°12′（E） 2°47′（E） 3°16′（E） 注：表中所列数值是代表2011年数据，今后数年内使用时按不同城市每年增减1′修正，即数据凡偏东（E）者每年增加1′，偏西（W）者每年减少1′。

2.2. 真北与坐标北关系

目前工程项目用到的方向均为坐标北方向，而太阳能最大发电量应为组件为真北方向。如何测定真北方向，经查阅书籍发现测定真北方向的方法均为大家不熟悉的天文测量法或陀螺经纬仪测量法，因此想确定真北方向，在日常绘

图及施工中还需确定子午线收敛角的大小。子午线收敛角γ是地球椭球体面上一点的真子午线与位于此点所在的投影带的中央子午线之间的夹角,即高斯平面直角坐标系的坐标北向与真北方向的夹角。相对真北方向而已，以真子午线北方向为准，当坐标纵轴线北端位于以东时称东偏，其角值为正；位于以西时称西偏，其角值为负。

2.3. 磁北与坐标北关系

通常将磁北方向与坐标北方向的夹角成为磁坐偏角，磁北方向在坐标北向东边磁坐偏角G为正，反之为负。

△、γ、G三者之间的关系式为：G=△-γ

3. 子午线收敛角的计算方法 3.1. 公式法

已知大地坐标（B，L）计算子午线收敛角。中国矿业大学出版社出版的《数字测图原理与方法》第22页有计算子午线收敛角近似公式：

γ=(L-LO)× sinB=⊿L× sinB （1） L：大地坐标经度

LO：所在6度带（或3度带）中央子午线经度

⊿L：为经差，即某点与中央子午线的经度差。γ值可精确至1″。

B：大地坐标纬度

6度带：是指自零度子午线起每隔的经度数。

6度带中央经线经度的计算：当地中央经线经度＝6°×当地带号－3°；我国领土位于东经72°∽136°之间，共包括了11个6°带，即13∽23带

例：某点P的大地坐标为：B=18°18′32.82820″，L=109°18′36.94903″，求P点在6度带第19带中的子午线收敛角。 LO=6°×19-3°=111°

γ=（109°18′-111°）× sin18°18′32.82820″=-0°31′50.59″ 3.2. 查表法

由平面坐标X,Y计算子午线收敛角，中国矿业大学出版社出版的《矿山测量学》一书90-91页有计算子午线收敛角公式：

γ=K×y （2） K：系数，以纵坐标x(以km计)为引数由表一中查取； y：点的横坐标，以km为单位；γ值可精确至1″。

注：式中计算时所用的X坐标和Y坐标通常并非当地的平面城市坐标，城市坐标经过投影后一般都会加上某个常数，计算时X坐标和Y坐标应减去相应的常数。

例：P点在6度带第19带中的坐标为X=2026059.815，Y=321338.944，求P点在第19带中的子午线收敛角。

把坐标换算成km计：X=2026km,Y=3213km K=0.1759+0.0095×0.26=0.17837(查表1)

γ=0.17837×(321338-5000)/1000=-0°31′52.2″

x/km 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 K 0.0085 0.0170 0.0255 0.0341 0.0426 0.0512 0.0598 0.0684 0.0771 0.0858 0.0945 1033 0.1121 0.1210 0.1300 △ 85 85 86 85 86 86 86 87 87 87 88 88 89 90 90 x/km 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 K 0.1390 0.1481 0.1573 0.1666 0.1759 0.1854 0.1949 0.2046 △ 91 92 93 95 95 97 97 99 x/km 3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 4000 4100 4200 4300 4400 4500 K △ x/km 4600 4700 4800 4900 5000 5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900 6000 K △ 0.2865 110 0.2975 111 0.3086 114 0.3200 116 0.3316 118 0.3434 120 0.3554 123 0.3677 125 0.3802 129 0.3931 131 0.4062 134 0.4196 138 0.4334 141 0.4475 144 0.4619 149 0.4768 153 0.4921 157 0.5078 162 0.5240 167 0.5407 172 0.5579 178 0.5757 184 0.5941 190 0.6131 197 0.6328 205 0.6533 212 0.6745 222 0.6967 230 0.7197 240 0.7437 248 0.2142 100 0.2242 102 0.2342 103 0.2444 104 0.2547 107 0.2651 107 0.2753 107 表1：子午线收敛角系数K查表 4. 结语

综上所述，虽组件朝向真北方向（其余条件一致）时辐照量最大，即发电量最大，但是我国测绘院测绘图纸均是运用一般的GPS仪器测出的WGS-84坐标系统，转换成西安80坐标系或北京54坐标系运用到项目建设中。如真北方向与坐标北方向差距不到1°的情况下，工程的放线和定位较难。故暂时按照坐标北方向进行设计和施工，待通过实际项目验证通过后，再按照真北方向进行设计。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/07rt.html