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测绘相关知识

1、大地基准面

大地基准面(Geodetic datum),设计用为最密合部分或全部大地水准面的数学模式。它由椭球体本身及椭球体和地表上一点视为原点间之关系来定义。此关系能以6个量来定义,通常(但非必然)是大地纬度、大地经度、原点高度、原点垂线偏差之两分量及原点至某点的大地方位角。

2、地球椭球体

地球椭球体又称“地球椭圆体”和“地球扁球体”。代表地球大小和形状的数学曲面。以长半径和扁率表示。因它十分迫近于椭球体,故通常以参考椭球体表示地球椭球体的形状和大小。椭圆绕其短轴旋转所成的形体,并近似于地球大地水准面。大地水准面的形状即用相对于参考椭球体的偏离来表示。通常所说地球的形状和大小,实际上就是以参考椭球体的半长径、半短径和扁率来表示。1975年国际大地测量与地球物理联合会推荐的数据为:半长径6378140米,半短径6356755米,扁率1∶298.257。通俗地说就是将大地体绕短轴飞速旋转所形成的一个表面光滑的,规则的地球形体。是对地球形体的描述,是为了测量成果的计算和测图工作的需要而定义的,赤道市地球的东西的分界线。

3、国家坐标系  

国家坐标系(national coordinate system)是各国为进行测绘和处理其成果,规定在全国范围内使用统一坐标框架的坐标系统,又称国家大地坐标系。国家大地坐标系是测制国家基本比例尺地图的基础。

4、高程系

高程系 Elevation System,由高程基准面起算的地面点的高度称为高程。一般地,一个国家只采用一个平均海水面作为统一的高程基准面,由此高程基准面建立的高程系统称为国家高程系,否则称为地方高程系。 1985年前,我国采用“1956年黄海高程系”(以1950~1956年青岛验潮站测定的平均海水面作为高程基准面); 1985年开始启用“1985国家高程基准”(以1952~1979年青岛验潮站测定的平均海水面作为高程基准面)。

5、我国四大常用坐标系及高程坐标系  

北京54坐标系(BJZ54)

北京54坐标系为参心大地坐标系,大地上的一点可用经度L、纬度M和大地高H定位,它是以克拉索夫斯基椭球为基础,经局部平差后产生的坐标系。

新中国成立以后,我国大地测量进入了全面发展时期,再全国范围内开展了正规的,全面的大地测量和测图工作,迫切需要建立一个参心大地坐标系。由于当时的“一边倒”政治趋向,故我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数,并与前苏联1942年坐标系进行联测,通过计算建立了我国大地坐标系,定名为1954年北京坐标系。因此,1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。?

北京54坐标系,属三心坐标系,长轴6378245m,短轴6356863,扁率1/298.3。

西安80坐标系

1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议,确定重新定位,建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据,即IAG75地球椭球体。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇,位于西安市西北方向约60公里,故称1980年西安坐标系,又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952-1979年确定的黄海平均海水面(即1985国家高程基准)。西安80坐标系,属三心坐标系,长轴6378140m,短轴6356755,扁率1/298.25722101。

WGS-84坐标系

WGS-84坐标系(WorldGeodeticSystem)是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心,其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局(BIH)1984.0定义的协议地极(CTP)方向,X轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP赤道的交点,Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系,称为1984年世界大地坐标系。这是一个国际协议地球参考系统(ITRS),是目前国际上统一采用的大地坐标系。GPS广播星历是以WGS-84坐标系为根据的。

WGS84坐标系,长轴6378137.000m,短轴6356752.314,扁率1/298.257223563。

由于采用的椭球基准不一样,并且由于投影的局限性,使的全国各地并不存在一至的转换参数。对于这种转换由于量较大,有条件的话,一般都采用GPS联测已知点,应用GPS软件自动完成坐标的转换。当然若条件不许可,且有足够的重合点,也可以进行人工解算。

2000国家大地坐标系

英文缩写为CGCS2000。2000国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现,其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数如下:

长半轴a=6378137m,扁率f=1/298.257222101,地心引力常数GM=3.986004418×1014m3s-2,自转角速度ω=7.292l15×10-5rads-1。

我国常用高程系

“1956年黄海高程系”,是在1956年确定的。它是根据青岛验潮站1950年到1956年的黄海验潮资料,求出该站验潮井里横按铜丝的高度为3.61米,所以就确定这个钢丝以下3.61米处为黄海平均海水面。从这个平均海水面起,于1956年推算出青岛水准原点的高程为72.289米。

国家85高程基准其实也是黄海高程基准,只不过老的叫“1956年黄海高程系统”,新的叫“1985国家高程基准”,新的比旧的低0.029m

我国于1956年规定以黄海(青岛)的多年平均海平面作为统一基面,为中国第一个国家高程系统,从而结束了过去高程系统繁杂的局面。但由于计算这个基面所依据的青岛验潮站的资料系列(1950年~1956年)较短等原因,中国测绘主管部门决定重新计算黄海平均海面,以青岛验潮站1952年~1979年的潮汐观测资料为计算依据,并用精密水准测量接测位于青岛的中华人民共和国水准原点,得出1985年国家高程基准高程和1956年黄海高程的关系为:1985年国家高程基准高程=1956年黄海高程-0.029m。1985年国家高程基准已于1987年5月开始启用,1956年黄海高程系同时废止。

各高程系统之间的关系:

56黄海高程基准:+0.000m

85高程基准(最新的黄海高程):56高程基准-0.029m

吴淞高程系统:56高程基准+1.688m

珠江高程系统:56高程基准-0.586m

我国目前通用的高程基准是:1985国家高程基准