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什么是大地坐标系?

admin 2019-09-06 165人围观 ,发现0个评论

咱们都知道地球的表面是崎岖改变的,因为地球上有高山、平原、峡谷等。

咱们的地球

地表约71%的面积是海洋,29%的面积是陆地,陆地几乎是被海洋围住和切割。

假如将均匀海水面延伸到大陆及岛屿内部,构成闭合曲面,这个闭合曲面称为大地水准面。

那么大地水准面是球面吗?

明显不是的!

早在17世纪,牛顿在研讨地球自转的离心力对地球形状的影响时,揣度地球形状不是规范球体,而是一个赤道处略为拱起南北极略为扁平的椭球体。

一起代的法国地理学家卡西尼也以为地球是一个椭球体,可是他以为是赤道扁平南北极拱起。

牛顿

卡西尼

18世纪,法国科学院派出的丈量队到北欧和南美洲等地进行弧度丈量,证明地球确实为椭球体,赤道拱起南北极扁平。证明牛顿是对的!

已然这样,那么大地水准面便是润滑椭球面?

通过长期的观测发现,大地水准面实践上是这样的。

地球的大地水准面

大地水准面是一个不规则的曲面。

下图是大地水准面到参阅椭球面法线方向间隔的全球高程反常图(根据EGM96模型)。

正值表明当地大地水准面在椭球面之上,负值表明当地大地水准面在椭球面之下。

形成大地水准面崎岖改变的原因是地球内部物质密度散布的不均匀性。

地球内部物质散布的不均匀性,引起重力巨细和方向发生不规则的改变,导致处处与重力方向正交的大地水准面也会有细小的崎岖改变。

大地水准面是一个不规则的曲面,不能直接用数学公式表述。这怎样进行大地丈量?

已然大地水准面近似一个椭球面,那就构建一个椭球体,去拟合不规则的大地水准面。

前期科学家首要是根据本国水准面数据去创立椭球体模型,使其与本国的大地水准面拟合的差错最小。

下表是历史上首要的椭球体模型:

在1952年曾经,我国运用的是美国的海福特(Hayford)椭球体。

北京54坐标系

1952年后,我国向苏联“老迈哥”学习,选用苏联的克拉索夫斯基椭球体树立大地坐标系,这个参阅椭球体的坐标原点在前苏联玻尔可夫地理台,我国于1954年在国内测定了由玻尔可夫地理台延伸到北京的大地原点,完结椭球体的定位。因而叫1954年北京坐标系,简称北京54(BJ-54)。

选用青岛验潮站1950-1956年验潮材料确认的黄海均匀海水面为“全国一致高程基准面”,这便是所说的1956年黄海高程。

青岛的黄海滨的水准零点

40年前的地学图件基本上用的是北京54坐标系。

西安80坐标系

北京54坐标系在建国初期的经济建造中发挥重要作用,可是北京54坐标系自身存在缺点。首要因为其选用的克拉索夫斯基椭球体首要是根据苏联境内大地水准面数据树立的,而苏联地处接近极地的高纬度区域。没有选用我国的数据,该坐标体系在我国范围内拟合得欠好,差错较什么是大地坐标系?大,在我国部分区域的高程反常差错到达60米以上。还有便是该大地坐标系的坐标原点不在国内,北京大地原点是由苏联境内的坐标原点计算得到的。别的便是克拉索夫斯基椭球体因为树立时刻早,精度低,越来越不能满意社会主义建造的需求。

1975年前后,国家在陕西泾阳县永乐镇树立我国什么是大地坐标系?自己的大地原点,该地址坐落我国大陆的中部,投影差错较小。

我国大地坐标原点

与此一起,世界上许多国家协作,选用全球的大地水准面数据,树立起世界性的椭球体模型,如1975年的世界椭球体等。

跟着我国与西方国家联系改善,1978年4月在西安举行全国地理大地网平差会议,确认从头定位,树立我国新的坐标系,即1980年什么是大地坐标系?国家大地坐标系。该大地坐标系选用地球椭球基本参数为1975年世界大地丈量与地球物理联合会(IUGG)第十六届大会引荐世界椭球体的数据,即IAG 75地球椭球体。坐标原点为我国在泾阳县永乐镇树sunshine立的大地原点,因为间隔西安市不远,因而该坐标体系又称为西安80坐标系,简称西安80。

基准面选用青岛大港验潮站1952-1979年确认的黄海均匀海水面(即1985国家高程基准)。

WGS-84坐标系

跟着经济的开展,对坐标系的精度要求越来越高,一起科技的前进为树立精度更高的坐标体系供给了条件。

20世纪80年代初,大地丈量学界和美国国防部等组织根据卫星雷达测高级数据、结合地球重力反常、偏转、多普勒效应等影响要素树立一套新的坐标系,该坐标系归于地心坐标系,坐标原点坐落地心,不在地表。其地心空间直角坐标系的Z轴指向世界时刻服务组织(BIH)1984.0界说的协议地球极(CTP)方向,X轴指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交点,X轴、Y轴与Z轴彼此笔直构成右手正交坐标系。该坐标体系称为1984年世界大地坐标系(World Geodetic System一1984 Coordinate System),简称WGS-84坐标系。WGS-84坐标系开端椭球体参数选用1980世界椭球体,后来进行了一些纤细改善。

GPS选用的是WGS-84坐标系,因而将GPS坐标数据导入到地质图等国内图件,需求进行坐标系转化,从WGS-84坐标系转化到1980西安等其他国内运用的坐标系中。

2000国家大地坐标系

跟着卫星导航技能的广泛运用,地心坐标系成为趋势,生发日子中也对地心坐标系提出火急需求。而西安80坐标系因为树立的时刻较早,没有选用地心坐标系,原点在地表,越来越不能满意要求。

2008年7月1日我国开端启用2000国家大地坐标系(China Geodetic Coordinate System 2000,CGCS2000),该坐标系是我国自主树立、结合我国实践国情的地心坐标系。完成了由地表原点到地心原点、由二维到三维、由低精度到高精度的改变,习惯现代空间技能开展趋势,满意我国斗极全球定位体系、全球航天遥感、海洋监测及地方性测绘服务等对确认一个与世界联接的全球性三维大地坐标参阅基准的火急需求。

因为Z轴由原点指向历元2000.0的地球极(CTP)方向,X轴由原点指向历元(Terrestrial Time)2000.0的零子午面与地球赤道的交点,X轴、Y轴与Z轴彼此笔直构成右手正交坐标系。该坐标系称为2000国家大地坐标系。

2000国家大地坐标系启用的过渡期为10年,过渡期完毕后,西安80和北京54坐标系正式退出历史舞台。

新时代,CGCS2000坐标系支撑了国家斗极卫星导航体系的建造与使用,成为了国家经济和社会开展的重要柱石。

斗极三号全球卫星导航体系

美编:王日晶

校正:张腾飞

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