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测量基本知识之二
作者:  武汉航道学校张晓燕      来源:长江航道局      时间:2012-08-29 16:01     阅读次数:

  1.测量常用坐标系

  1.1 大地坐标系

  大地坐标系是以参考椭球面作为基准面,以起始子午面和赤道面作为在椭球面上确定某一点投影位置的两个参考面,如图2.1。

  大地经度:过地面某点的子午面与起始子午面之间的夹角,称为该点的大地经度,用 L表示。

  规定:从起始子午面起算,向东为正,由 0度至180度,称为东经;向西为负,由0度至180度,称为西经。

  大地纬度:过地面某点的椭球面法线与赤道面的夹角,称为该点的大地纬度,用B表示。

  规定:从赤道面起算,由赤道面向北为正,从0度到90度,称为北纬;由赤道面向南为负,从 0度到90度,称为南纬。

  大地高:P点沿椭球面法线到椭球面的距离H,称为大地高,从椭球面起算,向外为正,向内为负。

  1.2 空间直角坐标系

  以椭球体中心O为原点;起始子午面与赤道面交线为X轴;赤道面上与X轴正交的方向为Y轴;椭球体的旋转轴为Z轴;构成右手直角坐标系O-XYZ。在该坐标系中,P点的位置用x,y,z表示,如图2.2。

  1.3  WGS-84坐标系

  WGS-84坐标系是全球定位系统(GPS)采用的坐标系,属地心空间直角坐标系。WGS-84坐标系采用1979年国际大地测量与地球物理联合会第17届大会推荐的椭球参数。WGS-84坐标系的原点位于地球质心;Z轴指向BIHl984.0定义的协议地球极(CIP)方向;X轴指向BIHl984.0的零子午面和CIP赤道的交点;Y轴垂直于X、Z轴,X、Y、Z轴构成右手直角坐标,如图2.3。

  1.4 平面直角坐标系

  测绘工作中所用的平面直角坐标系与解析几何中所用的平面直角坐标系有所不同,测量平面直角坐标系以纵轴为X轴,表示南北方向,向北为正;横轴为Y轴,表示东西方向,向东为正;象限顺序依顺时针方向排列,如图2.4.1和图2.4.2。

  当测区范围较小时(如小于100平方公里),常把球面看作平面,建立独立平面直角坐标系,这样地面点在投影面上的位置就可以用平面直角坐标来确定。建立独立坐标系时,坐标原点有时是假设的,假设的原点位置应使测区内各点的x、y值为正。

  2 参考椭球定位

  确定参考椭球面与大地水准面的相关位置,使参考椭球面在一个国家或地区范围内与大地水准面最佳拟合,称为参考椭球定位。

  如图2.5所示,在一个国家适当地点选定一地面点P作为大地原点,并在该点进行精密天文测量和高程测量。令大地原点上的大地经度和纬度分别等于该点上的天文经、纬度;由大地原点至某一点的大地方位角等于该点上同一边的天文方位角;大地原点至椭球面的高度恰好等于其至大地水准面的高度。这样的定位方法称为单点定位法。

  在掌握了一定数量的天文大地和重力测量数据后,利用天文大地网中许多天文点的天文观测成果和已有的椭球参数进行椭球定位,这种方法称为多点

  定位法。多点定位的结果使在大地原点处椭球的法线方向不再与铅垂线方向重合,椭球面与大地水准面不再相切,但在定位中所利用的天文大地网的范围内,椭球面与大地水准面有最佳的密合。

  1949年以后,我国采用了两种不同的大地坐标系,即1954年北京坐标系和1980年国家大地坐标系。

  1954年我国完成了北京天文原点的测定,采用了克拉索夫斯基椭球体参数,并与前苏联1942年坐标系进行联测,建立了1954年北京坐标系。

  为了适应我国经济建设和国防建设发展的需要,我国在1972-1982年期间进行天文大地网平差时,建立了新的大地基准,相应的大地坐标系称为1980年国家大地坐标系。大地原点地处我国中部,位于陕西省西安市以北60km处的泾阳县永乐镇,简称西安原点。椭球参数采用1975年国际大地测量与地球物理联合会第16届大会的推荐值(见表2-1),应用多点定位法定位。该坐标系建立后,实施了全国天文大地网平差,平差后提供的大地点成果属于1980年国家大地坐标系,它与原1954年北京坐标系的成果是不同的,使用时必须注意所用成果相应的坐标系统。



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