地球的形状及坐标系 PPT

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大地原点设在陕西 省泾阳县永乐镇北 洪流村。
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• 为此，在全国按1°×1°间隔，均匀选 取了922点，组成弧度测量方程式
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参考椭球：
大小和定位定向最接近本国或本地区 的地球椭球。表现在两个面最接近及同 点的法线和垂线最接近。所有的地面测 量都以法线投影在这个椭球面上，这样 的椭球叫做参考椭球。
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• 应用球面三角的原理，推出垂线偏差分 量的公式：
• ξ=90º-B-（90º-φ）= φ –B • η=（λ-L）cos φ
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• （2）椭球定向不明确。椭球短轴的指向既不 是国际上普遍采用的国际协议原点CIO，也不 是我国对地极运动长期研究结果所确定的地极 原点JYD1968.0。起始大地子午面也不是国际 时间局（BIH）所定义的格林尼治平均天文台 子午面，从而给坐标换算带来较大误差和不便。 椭球定位时大地原点位于苏联最西部列宁格勒 附近的普尔科沃，这一定位结果使椭球面与我 国大地水准面呈西高东低的系统性倾斜，东部 地 区 高 程 异 常 最 大 达 +65m ， 全 国 范 围 平 均 达 29m，如图3-15所示。
• 1978年，我国决定对全国天文大地网施 行整体平差，这项工作要在新坐标系的 参考椭球面上进行。为此，首先要建立 一个新的大地坐标系统，并且命名为 1980年国家大地坐标系。1980年国家大 地坐标系的含义可以描述如下：
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• （1）采用了既含几何参数又含物理参数的4个 椭球基本参数，其数值采用1975年国际大地测 量与地球物理联合会（IUGG）第16届大会的 推荐值，如第七章第一节所述。
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• （3）该坐标系统的大地点坐标是经局部 平差逐次得到的，全国所有大地控制点 的坐标值不能连成统一整体，区与区的 接合部存在较大隙距，同一点在不同区 的坐标之差可达1～2m。而且自东北至西 南，误差愈积累愈大。这种情况对于发 展我国空间技术和大规模经济建设是很 不利的。
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• （二） 1980年西安大地坐标系 （1980年国家大地坐标系）
• （2）大地原点位于我国中部的陕西省泾阳县 永乐镇，西安市以北60km处，简称西安原点。
• （3）大地点高程是以1956年青岛验潮站求出 的黄海平均海水面为基准的正常高系统。
• （4）椭球定位满足3个条件：①椭球短轴平行 于由地球质心指向我国确定的地极原点 JYD1968.0方向；②起始大地子午面平行于我 国定义的起始天文子午面；③椭球面与似大地 水准面在我国地域最为密合。
第一章 地球的形状及坐标系
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第一节地球的形状和大小
ab
a
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正常椭球：也称为“水准椭球”。 表面为正常重力位U等于常数的 旋转椭球。用于代表地球的理 想形体。正常椭球面是大地水 准面的规则形状。该面上的正 常重力位应严格与大地水准面 上的一致。
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总地球椭球：
最接近地球形状和大小的椭球。总地球椭球 正常位W0应与大地水准面上的位相等，中心 应与地球质心重合，赤道应与地球赤道一致， 起始子午面应与天文子午面重合，短轴与地 轴相重合，体积应与大地体体积相等，在全 球范围的大地水准面差距的平方和最小,即：
•
图1-2
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• 二、大地坐标系
• 是大地测量参考系统的具体实现，是通 过大地测量的手段确定的固定在地面上 的控制网（点）所构建的，分为坐标参 考框架、高程参考框架、重力参考框架。
• 具体体现在控制点上。
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• 椭球定位和定向
• 确定基准数据，进行天文观测，将天文 观测的天文坐标，令为第一个大地点的 坐标，高程为大地高高程，至一点的大 地方位角。
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• 测定垂线偏差的方法：
• 1.天文大地测量方法 • 2.重力测量方法 • 3.天文重力方法 • 4.GPS测量方法
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第二节测量坐标系
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• 天球
• 以地球的质心为球心，以无穷远为半径所形成的球，称为天球。
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Pn
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En
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ε
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ps
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• 一、天文地理坐标系
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• 随着科学技术的发展，1954年北京坐标系已经 难以适应现代化建设的需要，突出的问题是：
• （1）所采用的克拉索夫斯基椭球，其参数不 同国际大地测量与地球物理联合会（IUGG） 1983年第18届大会大地测量常数推荐值相比较， 长半径约大109m，这不仅对研究地球几何形状 有影响，而且只涉及2个几何性质的椭球参数 （a、f），满足不了当今理论研究和实际工作 中需要用4个基本参数（长半径a、地球重力场 二阶带球谐系数J2、地心引力常数GM、地球自 转角速度）描述地球椭球的要求。
• λ=L
• φ=B
• α=A
• H常=H大
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三、空间大地直角坐标系
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四、平面直角直角坐标系统
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五、几种常见的大地坐标系举例
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• （一）1954年北京坐标系
• 20世纪50年代迫切需要建立一个参心大地坐标 系。
• 鉴于当时的历史条件，首先将我国东北地区的 一等锁与苏联远东一等锁相联接，然后以联接 处的呼玛、吉拉林、东宁基线网扩大边端点的 苏联1942年普尔科沃坐标系的坐标为起算数据， 平差我国东北及东部地区一等锁，这样传算来 的坐标系，定名为1954年北京坐标系。1954年 北京坐标系可以认为是苏联1942年坐标系的延 伸，但又不完全属于该坐标系。因为高程异常 是以苏联1955年大地水准面重新平差结果为起 算值，按我国天文水准路线推算出来的；大地 点海水高面程为是基以准19的56。年青大岛家好验潮站求出的黄海平均20
• 1954年北京坐标系在我国近50年的测绘 生产实践中发挥了巨大的作用。15万个 国家大地点和数百万加密控制点均在该
系统内完成了计算工作。以该系统为基 础测制完成了全国1：5万及1：10万比例 尺地形图1：1万比例尺地形图也在相当 范围内完成。以1954年北京坐标系为基 础的测绘成果和文档资料，已经渗透到 国民经济建设和国防建设的各个领域。