第二章测量坐标系(统)教学教材.ppt

第二章 (统)
——测量坐标系统
——坐标系的转换
上一讲应掌握的内容
1、常用的地面点位的表示
空间直角坐标系( X,Y,Z );
大地坐标系(L,B,H );
高斯平面直角坐标系(x,y)
2、地球的运转
地球的公转满足开普勒三大运动定律;
地球的自转即地球绕地轴由西向东旋转;
地球转动的特征:
地轴方向相对于空间的变化(岁差和章动)
地轴相对于地球本身相对位置变化(极移)
地球自转速度变化(日长变化)
″, 26000年移动一圈;″,
上一讲应掌握的内容
3、地球形状的表述
大地水准面
——具有物理意义的地球形状的一种几何表述
参考椭球面
——最佳拟合于区域性大地水准面的旋转椭球面
总地球椭球面(简称地球椭球)
——最佳拟合于全球大地水准面且为正常位面的旋转椭球面。
地球大地基准常数是: a-椭球长半径, fM-引力常数与地球质量的乘积,J2-地球重力场二阶带球谐系数,ω-地球自转角速度。
上一讲应掌握的内容
4、建立测量坐标系的有关概念
椭球定位与定向的意义和条件
实现定位的方法:
依据天文测量和高程测量来实现
一点定位;
多点定位:
椭球面在大地原点处不一定与和大地水准面相切
建立地球参心坐标系的工作
Ⅱ.测量坐标系(统) 一、测量坐标系统的有关概念
1、大地基准
所谓基准是指为描述空间位置而定义的点、线、面,在大地测量中,基准是指用以描述地球形状的参考椭球的参数(如参考椭球的长、短半轴),以及参考椭球在空间中的定位及定向,还有在描述这些位置时所采用的单位长度的定义。
测量常用的基准包括平面基准、高程基准、重力基准等.
2、测量坐标系
地面和空间点位的确定总是要参照于某一给定的坐标系。狭义的坐标系是指点位表示方法(3种),广义的坐标系是由坐标原点、坐标轴的指向和尺度所定义的。
一、测量坐标系统的有关概念(续)
3、大地测量坐标参考系统
基准和坐标系两方面要素构成了完整的测量坐标参考系统
不同基准的坐标系它们的点位坐标是不同的。
4、地固坐标系
测量坐标参考系统分为天球坐标系和地球坐标系(亦称地固坐标系)。
天球坐标系主要用于研究天体和人造卫星的定位与运动;地球坐标系主要用于研究地球上物体的定位与运动。
确定地球表面点的空间位置采用地固坐标系更为方便。
根据坐标系原点位置的不同,地固坐标系分为地心地固坐标系(原点与地球质心重合)和参心地固坐标系(原点与参考椭球中心重合),前者以总地球椭球为基准,后者以参考椭球为基准。
一、测量坐标系统的有关概念(续)
5、大地测量参考架——固定在地面上的控制网
坐标参考架,高程参考架,重力参考架。
6、建立地固坐标系统必须解决的问题
确定椭球的形状和大小(长半径a和扁率α等);
确定椭球中心的位置(椭球定位);
确定椭球短轴的指向(椭球定向);
建立大地原点。
二、我国采用的测量坐标系统(参心坐标系)
(一) 1954年北京坐标系
1954年北京坐标系是我国广泛采用的大地测量坐标系。该坐标系源自于原苏联采用过的1942年普尔科沃坐标系。
该坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球。这是一个只有几何量表示的椭球,其椭球的参数为:a =6378245m α=1︰
该椭球并未依据当时我国的天文观测资料进行重新定位,而是直接由前苏联西伯利亚地区的一等锁,经我国的东北地区传算过来的。
(一) 1954年北京坐标系(续)
1954年北京坐标系存在缺点:
⑴克拉索夫斯基椭球参数同现代精确的椭球参数的差异较大,并且不包含表示地球物理特性的参数,因而给理论和实际工作带来了许多不便。
⑵椭球定向不十分明确,椭球的短半轴既不指向国际通用的CIO极,也不指向目前我国使用的JYD极。参考椭球面与我国大地水准面自西向东明显的系统性倾斜,在东部地区大地水准面差距最大达+68m。
⑶该坐标系统的大地点坐标是经过局部分区平差得到的,即没有进行整体平差。区与区之间存在较大的隙距。在不同区的坐标值相差1-2米。
(二)1980年国家大地坐标系
1980年国家大地坐标系(亦称1980西安坐标系) 是1978年我国决定建立新的国家大地坐标系统,对全国天文大地网施行整体平差。
采用国际大地测量协会1975年推荐的参考椭球IAG-75国际椭球,其四个几何和物理参数值为:
①椭球长半径 a=6378140m
②引力常数与地球质量的乘积
GM=×1014m3/s2
③地球重力场二阶带球谐系数 J2=108263×10-8
④地球自转角速度ω=×10-5rad/s
导出:地球椭球扁率:α=1/
赤道的正常重力值γ0=