文档介绍：26 图 2- 1 地心坐标系示意图大地测量系统与参考框架大地测量系统规定了大地测量的起算基准、尺度标准及其实现方式( 包括理论、模型和方法)。大地测量参考框架是通过大地测量手段, 由固定在地面上的点所构成的大地网(点)或其他实体(静止或运动的物体) 按相应于大地测量系统的规定模式构建的,是对大地测量系统的具体实现。大地测量系统是总体概念,大地测量参考框架是大地测量系统的具体应用形式。大地测量系统包括坐标系统、高程系统/ 深度基准和重力参考系统。与大地测量系统相对应,大地测量参考框架有坐标(参考) 框架、高程(参考) 框架和重力测量(参考)框架三种。 22 .1 大地测量坐标系统和大地测量常数大地测量坐标系统是一种固定在地球上, 随地球一起转动的非惯性坐标系统。根据其原点位置不同, 分为地心坐标系统和参心坐标系统。前者的原点与地球质心重合, 后者的原点与参考椭球中心重合( 参考椭球是指与某一地区或国家地球表面最佳吻合的地球椭球)。从表现形式上分, 大地测量坐标系统又分为空间直角坐标系统、大地坐标系统和球坐标系统三种形式。空间直角坐标一般用(x,z) 表示; 大地坐标用( 经度、纬度, 大地高//) 表示, 其中大地高// 是指空间点沿椭球面法线方向高出椭球面的距离。 1. 地心坐标系统地心坐标系统应满足以下四个条件:( 1) 原点位于整个地球( 包括海洋和大气) 的质心; ( 2) 尺度是广义相对论意义下某一局部地球框架内的尺度; (3) 定向为国际时间局测定的某一历元的协议地极和零子午线,称为地球定向参数 EOP ; (4) 定向随时间的演变满足地壳无整体运动的约束条件。地心空间直角坐标系统若从几何方面或通俗的定义,也可以作如下表述(如图 2-1): 即坐标系的原点位于地球质心, z 轴和 x 轴的定向由某一历元的 EOP 确定,_y 与构成空间右手直角坐标系。地心大地坐标系统的原点与总地球椭球中心( 即地球质心) 重合, 椭球旋转轴与协议地极重合, 起始大地子午面与零子午面重合。 2. 参心坐标系统参心坐标系统的原点位于参考椭球中心^轴( 椭球旋转轴) 与地球自转轴平行, x 轴在参考椭球的赤道面并平行于天文起始子午面。新中国成立初期,由于缺乏天文大地网观测资料,我国暂时采用了克拉索夫斯基参考椭球,并与前苏联 1942 年坐标系统进行联测,通过计算建立了我国大地坐标系统,称为北京 1954( 大地) 坐标系统。 20 世纪 80 年代, 采用 IUGG 75 椭球为参考椭球, 经过大规模的天文大地网计算,建立了比较完善的我国独立的参心坐标系统,称为西安 1980 坐标系统。西安 1980 坐标系统克服了北京 1954 坐标系统对我国大地测量计算的某些不利影响。 27 图 2-2 地球椭球 3. 大地测量常数大地测量常数是指与地球一起旋转且和地球表面最佳吻合的旋转椭球( 即地球椭球) 几何和物理参数。它分为基本常数和导出常数。基本常数惟一定义了大地测量系统。导出常数由基本常数导出,便于大地测量应用。大地测量常数按属性分为几何常数和物理常数。国际大地测量和地球物理联合会( IUGG ) 分别于 1971 、 1975 、 1979 年推荐了三组大地测量常数,它们对应于大地测量参考系统 1967( GRS 67) 、 IUGG 75、 GRS 80。我国西安 198 0 坐标系统采用 IUGG 75 的大地测量常数。目前,正被广泛使用的常数是 GRS 80 定义的。 1) 大地测量基本常数地球椭球的几何和物理属性可由四个基本常数完全确定,这四个基本常数就是大地测量基本常数。它们是赤道半径地心引力常数(包含大气质量) GM ; 地球动力学形状因子;地球自转角速度 co,图 2-2 为地球椭球。 GRS 80 椭球的基本常数为: 〇=6 378 137 m, GM =3 986 005 X1〇 8m 3?s -2,A= 108 263 X 10' 8, co=7 292 115 X 10 11 rad ? s' 1〇 2) 大地测量导出常数大地测量导出常数比较多,常用的有: (1) 椭球短半轴:办=〇 Jl- e 12, e=-犮/ a; (2) 几何扁率: /=^^ 表 2-1 给出了 GRS 80 大地测量常数的数值。 1. 参心坐标框架传统的大地测量坐标框架是由天文大地网实现和维持的,一般定义在参心坐标系统中, 是一种区域性、二维、静态的地球坐标框架。 20 世纪, 世界上绝大部分国家或地区都采用天文大地网来实现和维持各自的参心坐标框架。我国在 20 世纪 50? 80 年代完成的全国天文大地网,不同时期分别定义在北京 1954 坐标系统和西安 1980 坐标系统中。天文大地控制点(大地点)覆盖我国大陆和海南岛,采用整体平差方