地球参考系与参考框架_精品文档PPT资料.ppt

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复习复习椭球定向椭球定向是指确定椭球旋转轴的方向是指确定椭球旋转轴的方向,不论是局部定位还是不论是局部定位还是地心定位地心定位,都应满足两个平行条件都应满足两个平行条件:

椭球短轴平行于地球自转轴椭球短轴平行于地球自转轴;

大地起始子午面平行于天文起始子午面大地起始子午面平行于天文起始子午面具有确定参数具有确定参数（长半径长半径a和扁率和扁率）,经过局经过局部定位和定向部定位和定向,同某一地区大地水准面最同某一地区大地水准面最佳拟合佳拟合的地球椭球的地球椭球,叫做叫做参考椭球。

参考椭球。

除了满足地心定位和双平行条件外除了满足地心定位和双平行条件外,在确在确定椭球参数时能使它定椭球参数时能使它在全球范围内与大在全球范围内与大地体最密合地体最密合的地球椭球的地球椭球,叫做叫做总地球椭球。

总地球椭球。

参考椭球参考椭球无论参心坐标系还是地心坐标系均可分为空间直角坐标无论参心坐标系还是地心坐标系均可分为空间直角坐标系和大地坐标系两种系和大地坐标系两种,它们都与地球体固连在一起它们都与地球体固连在一起,与地球同与地球同步运动步运动,因而又称为因而又称为地固坐标系地固坐标系,以地心为原点的地固坐标系以地心为原点的地固坐标系则称则称地心地固坐标系地心地固坐标系，主要用于描述地面点的相对位置；

另，主要用于描述地面点的相对位置；

另一类是空间固定坐标系与地球自转无关，称为一类是空间固定坐标系与地球自转无关，称为天文坐标系或天文坐标系或天球坐标系或惯性坐标系天球坐标系或惯性坐标系，主要用于描述卫星和地球的运行，主要用于描述卫星和地球的运行位置和状态。

位置和状态。

参心坐标系参心坐标系:

以参考椭球为基准的坐标系以参考椭球为基准的坐标系地心坐标系地心坐标系:

以总地球椭球为基准的坐标系。

坐标系的类型坐标系的类型参考椭球定位与定向的实现方法参考椭球定位与定向的实现方法建立（地球）参心坐标系，需进行下面几个工作：

建立（地球）参心坐标系，需进行下面几个工作：

选择或求定椭球的几何参数（长短半径）；

确定椭球中心位置（定位）；

确定椭球短轴的指向（定向）；

建立大地原点。

（地球）参心坐标系（地球）参心坐标系椭球中椭球中心心O相相对于地对于地心的平心的平移参数移参数三个绕坐标三个绕坐标轴的旋转参轴的旋转参数（表示参数（表示参考椭球定向）考椭球定向）参考椭球的定位与定向参考椭球的定位与定向选定某一适宜的点选定某一适宜的点K作为大地原点，在该点上实施精密的天作为大地原点，在该点上实施精密的天文测量和高程测量，由此得到该点的天文经度文测量和高程测量，由此得到该点的天文经度，天文纬度，天文纬度，至某一相邻点的天文方位角，至某一相邻点的天文方位角和正高和正高得到得到K点相应的大地经度点相应的大地经度，大地纬度，大地纬度，至某一，至某一相邻点的大地方位角相邻点的大地方位角和大地高和大地高大地原点垂线偏差的大地原点垂线偏差的子午圈分量和卯酉子午圈分量和卯酉圈分量及该点的大地圈分量及该点的大地水准面差距水准面差距天文坐标天文坐标大地坐标大地坐标参考椭球定位定向方法参考椭球定位定向方法表明在大地原点表明在大地原点K处，椭球的法线方处，椭球的法线方向和铅垂线方向重向和铅垂线方向重合，椭球面和大地合，椭球面和大地水准面相切水准面相切确定椭球的定位确定椭球的定位和定向和定向一点定位一点定位一点定位的结果在较大范围内往往难以使椭球面与大地水准一点定位的结果在较大范围内往往难以使椭球面与大地水准面有较好的密合。

所以在国家或地区的天文大地测量工作进面有较好的密合。

所以在国家或地区的天文大地测量工作进行到一定的时候或基本完成后，利用许多拉普拉斯点（即测行到一定的时候或基本完成后，利用许多拉普拉斯点（即测定了天文经度、天文纬度和天文方位角的大地点）的测量成定了天文经度、天文纬度和天文方位角的大地点）的测量成果和已有的椭球参数，按照广义弧度测量方程按果和已有的椭球参数，按照广义弧度测量方程按=最小最小（或（或=最小）这一条件，通过计算进行新的定位和定最小）这一条件，通过计算进行新的定位和定向，从而建立新的参心大地坐标系。

按这种方法进行参考椭向，从而建立新的参心大地坐标系。

按这种方法进行参考椭球的定位和定向，由于包含了许多拉普拉斯点，因此通常称球的定位和定向，由于包含了许多拉普拉斯点，因此通常称为为多点定位法多点定位法。

多点定位的结果使椭球面在大地原点不再同大地水准面相多点定位的结果使椭球面在大地原点不再同大地水准面相切，但在所使用的天文大地网资料的范围内，椭球面与大切，但在所使用的天文大地网资料的范围内，椭球面与大地水准面有最佳的密合。

地水准面有最佳的密合。

多点定位多点定位大地测量基准，也叫大地测量基准，也叫大地测量起算数据大地测量起算数据一定的参考椭球和一定的大地原点起算数据，一定的参考椭球和一定的大地原点起算数据，确定了一定的坐标系。

通常就是用参考椭球确定了一定的坐标系。

通常就是用参考椭球和大地原点上的起算数据的确立作为一个和大地原点上的起算数据的确立作为一个参参心大地坐标系建成的标志。

心大地坐标系建成的标志。

大地原点和大地起算数据大地原点和大地起算数据1954年北京坐标系年北京坐标系建国初期，为了迅速开展我国的测绘事业，鉴于当时的实际情况，将我国一等建国初期，为了迅速开展我国的测绘事业，鉴于当时的实际情况，将我国一等锁与原苏联远东一等锁相连接，然后以连接处呼玛、吉拉宁、东宁基线网扩大锁与原苏联远东一等锁相连接，然后以连接处呼玛、吉拉宁、东宁基线网扩大边端点的原苏联边端点的原苏联1942年普尔科沃坐标系的坐标为起算数据，平差我国东北及东年普尔科沃坐标系的坐标为起算数据，平差我国东北及东部区一等锁，这样传算过来的坐标系就定名为部区一等锁，这样传算过来的坐标系就定名为1954年北京坐标系。

年北京坐标系。

1954年北京坐标系归结为：

年北京坐标系归结为：

a属参心大地坐标系；

属参心大地坐标系；

b采用克拉索夫斯基椭球的两个几何参数；

采用克拉索夫斯基椭球的两个几何参数；

c.大地原点在原苏联的普尔科沃；

大地原点在原苏联的普尔科沃；

d.采用多点定位法进行椭球定位；

采用多点定位法进行椭球定位；

e.高程基准为高程基准为1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面；

年青岛验潮站求出的黄海平均海水面；

f.高程异常以原苏联高程异常以原苏联1955年大地水准面重新平差结果为起算数据。

年大地水准面重新平差结果为起算数据。

按我按我国天文水准路线推算而得国天文水准路线推算而得。

我国大地坐标系我国大地坐标系1954年北京坐标系的缺点：

年北京坐标系的缺点：

椭球参数有较大误差。

与现代精确的椭球参数相比，长半轴约大椭球参数有较大误差。

与现代精确的椭球参数相比，长半轴约大109m；

参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性的倾斜，东部地参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性的倾斜，东部地区大地水准面差距最大区大地水准面差距最大+68m。

使得大比例尺地图反映地面的精度受到影响，。

使得大比例尺地图反映地面的精度受到影响，也对观测元素的归算提出了严格要求；

也对观测元素的归算提出了严格要求；

几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。

我国在处理重力数据时几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。

我国在处理重力数据时采用赫尔默特采用赫尔默特1900年年1909年正常重力公式，与这个公式相应的赫尔默特年正常重力公式，与这个公式相应的赫尔默特扁球不是旋转椭球，它与克拉索夫斯基椭球不一致，给实际工作带来麻烦；

扁球不是旋转椭球，它与克拉索夫斯基椭球不一致，给实际工作带来麻烦；

定向不明确。

椭球短轴的指向既不是国际上较普遍采用的国际协议（习用）定向不明确。

椭球短轴的指向既不是国际上较普遍采用的国际协议（习用）原点原点CIO（ConventionalInternationalOrigin）,也不是我国地极原点；

起也不是我国地极原点；

起始大地子午面也不是国际时间局始大地子午面也不是国际时间局BIH所定义的格林尼治平均天文台子午面，所定义的格林尼治平均天文台子午面，从而给坐标换算带来一些不便和误差。

从而给坐标换算带来一些不便和误差。

另外，该坐标系是按局部平差逐步提供大地点成果的，因而不可避免地出现一另外，该坐标系是按局部平差逐步提供大地点成果的，因而不可避免地出现一些矛盾和不够合理的地方。

些矛盾和不够合理的地方。

C80坐标系是在完成全国天文大地网基础上建立的坐标系是在完成全国天文大地网基础上建立的。

根据椭球定根据椭球定位的基本原理，在建立位的基本原理，在建立C80坐标系时有以下先决条件：

坐标系时有以下先决条件：

（1）大地原点在我国中部，具体地点是陕西省径阳县永乐镇；

）大地原点在我国中部，具体地点是陕西省径阳县永乐镇；

（2）C80坐标系是参心坐标系，极点采纳我国在坐标系是参心坐标系，极点采纳我国在1949到到1977年年期间期间36个台站的观测资料归算得到的个台站的观测资料归算得到的1968年极原点，即年极原点，即JYD1968.0，起始子午线采纳格林尼治子午线，起始子午线采纳格林尼治子午线；

（3）椭球参数采用）椭球参数采用IUGG1975年大会推荐的年大会推荐的（IAG-75椭球椭球）参数参数因而可得因而可得C80椭球两个最常用的几何参数为：

椭球两个最常用的几何参数为：

长轴：

63781405（m）；

扁率：

）；

1：

298.257（4）多点定位；

椭球定位时按我国范围内高程异常值平方和最多点定位；

椭球定位时按我国范围内高程异常值平方和最小为原则求解参数小为原则求解参数（5）大地高程以）大地高程以1956年青岛验潮站求出的黄海平均水面为基准年青岛验潮站求出的黄海平均水面为基准西安西安1980（C80）坐标系统）坐标系统1980国家大地坐标系国家大地坐标系GeodeticGeodeticorigin,PRorigin,PRChinaChinaTriangulationandtraversepoints4843348433LaplacianLaplacianpointspoints458458458458StartinglinesStarti