13大地水准面和参考椭球.docx
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13大地水准面和参考椭球
13大地水准面和参考椭球
Unit13GeoidandReferenceEllipsoid（大地水准面和参考椭球）
TheEarth’sphysicalsurfaceisarealityuponwhichthesurveyingobservationsaremadeandpointsarelocated.（地球物理表面【或者说，地球自然表面】是一个实体，测量工作【observation观测】在其上进行，点位在其上进行定位。
）
However,duetoitsvariabletopographicsurfaceandoverallshape,itcannotbedefinedmathematicallyandsopositioncannotbecomputedonitssurface.（然而，由于【dueto】它的起伏不定的【variable可变的、不定的，这里按中文习惯译为起伏不定的】地形表面和总的【overall】形状，它不能被数学的定义，因此点位也不能在其上进行计算。
）
Itisforthisreasonthatinsurveysoflimitedextent,theEarthistreatedasflatandplanetrigonometryusedtodefineposition.（正是因为这个原因，在有限范围内的测量中，地球被当成平的，并用平面三角学【trigonometry三角学】来确定位置。
）
Iftheareaunderconsiderationisoflimitedextent,orthogonalprojectionofthisareaontoaplanesurfacemayresultinnegligibledistortion.（如果在考虑中的【underconsideration在考虑中的】区域是有限范围的，该区域在一个平面【planesurface】上的正交投影【orthogonalprojection】导致的【直译为导致，可以意译为：
其结果】是可以忽略的【negligible可以忽略的】变形【distortion】）
Planesurveyingtechniquescouldbeusedtocapturefielddataandplanetrigonometryusedtocomputeposition.（平面测量技术可以被用来获取外业数据，平面三角学用来计算位置坐标）
However,iftheareaextendedtoalargeareabeyondlimitationandtreatedasaflatsurfacetheeffectoftheEarth’scurvaturewillproduceunacceptabledistortion.（然而，如果该区域延伸【extend】为一个大的区域超过了限度，把它当成一个平面，地球的曲率影响【effect】将产生不可被接收的【unacceptable】变形）
Itcanalsobeclearlyseenthattheuseofaplanesurfaceasareferencedatumfortheelevationsofpointsistotallyunacceptable.（同样可以明显的【clearly】看到，用平面作点的高程的参考基准是完全【totally完全地】不可被接受的【不可以的】。
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Therefore,torepresenthorizontalpositionsandelevationsonmapsandcharts,weneedamathematicalmodeloftheEarthwhichincludesasetofnumbersforthesizeandshapeoftheEarth.（因此，为了在地图和海图【chart海图、图表】上表示【represent】出水平和高程位置，我们需要一个地球的数学模型，它包括一系列地球大小和形状的参数【number这里译为参数parameter参数】）
WewilldefineamathematicalsurfacethatapproximatestotheshapeoftheareaunderconsiderationandthenfitandorientateittotheEarth’ssurface.（我们将定义一个数学表面接近【approximates接近v.】于被考虑的【underconsideration】区域的形状，然后使之与地球表面相符合【fitandorientate：
fit是适合的意思；orientate是定向的意思】）
Suchasurfaceisreferredinsurveyingasa‘referenceellipsoid’.（这样一个表面在测量里被称为【refer提到、涉及】“参考椭球”）
TheGeoid（大地水准面）
SincethephysicalsurfaceoftheEarthcan’tbeusedasacomputationalsurface,ameansealevelsurfaceisinstinctivelytakenintoconsideration.（由于【既然】地球的自然表面不能被当作一个计算面来用，平均海平面自然的【instinctively本能地、自然地】被考虑【被考虑作计算面】）
Meansealevel（MSL）isdefinedastheaverageleveloftheoceansurfaceforall
itunsuitablemathematicallocationofplanimetricposition.（尽管重力位【gravitypotential，potential位、电压、潜能】是处处相等的【指的是大地水准面的】，并且该曲面必地球自然表面药平滑的多，它依然包含了许多不规则之处【irregularity】，使得【render】它不适于平面位置【planimetricposition】的精确定位【mathematical除有‘数学的’意思，也有‘精确的’意思】
TheseirregularitiesarethoughttobeduetomassanomaliesthroughouttheEarth.（这种不规则被认为是由于【dueto由于due应当的】遍及地球【throughout介词：
遍及】的质量【mass这里是质量的意思】分布不规则【anomaly异常、不规则】）
Thegeoidremainsimportanttothesurveyor,asitisthesurfacetowhichallterrestrialmeasurementsarerelated.（由于它是对于所有有关的陆地测量的参考面【surface这里译为参考面】，对测量者来说大地水准面依然【remain】重要）
Asthedirectionofthegravityvector（termedthevertical）iseverywherenormaltothegeoid,itdefinesthedirectionofthesurveyor’splumb-bobline.（由于重力矢量（称之为【term称为】垂线【vertical垂线n.、垂直的adj.】）的方向在各处都垂直【normal垂直的、正交的、垂线、法线】于大地水准面，由测量者的铅垂线【plumb-bobline】方向就可以表示【define明确表示】）
Thusanyinstrumentwhichishorizontalizedbymeansofaspiritbubblewillbereferencedtothelocalequipotentialsurface.（因而任何依赖【bymeansof依赖】水准气泡【spiritbubble】整平【horizontalize】的仪器都参考的是局域等位面）
ElevationsarerelatedtotheequipotentialsurfacepassingthroughMSL.（高程就是关于通过平均海平面的等位面的数据）【或者翻译为：
高程与过平均海平面的等位面有关or高程参考的是过平均海平面的等位面】
Suchelevationsorheightsarecalledorthometricheights（H）andarethelineardistancesmeasuredalongthegravityvectorfromapointtotheequipotentialsurfaceasareferencedatum.（这样的高程或高度被称为正高（H），沿着重力矢量从一个点到作为参考基准的等位面的直线【linear直线的】距离）
Assuch,thegeoidistheequipotentialsurfacethatbestfitsMSLandheightsinquestion,referredtoasheightsaboveorbelowMSL.（同样地，大地水准面是最符合MSL的等位面；正被讨论的【inquestion正在讨论的、正在讨论】高度，指的是【referto提到；as当作合起来可以译为指的是】高于或低于MSL的高度）
Itcanbeseenfromthisthatorthormetricheightsaredatumdependent.（由此可以看出，正高由其基准面决定【dependent由……决定的、依靠的】）
TheReferenceEllipsoid（参考椭球）
TheellipsoidisamathematicalsurfacewhichprovidesaconvenientmodelofthesizeandshapeoftheEarth.（参考椭球是一个数学曲面，可以提供一个关于地球的大小及形状的方便的【convenient】模型）
Itisrepresentedbyanellipserotatedaboutitsminoraxisandisdefinedbyitssemi-majoraxisaortheflatteningf.（由一个椭圆绕它的短轴【minoraxis】旋转【rotate】表示，用它的长半轴a和扁率f来定义）
Theellipsoidischosentobestmeettheneedsofaparticulargeodeticdatumsystemdesign.（这个椭球被选择来最满足特定大地基准系统设计的需要【meetone’sneed满足……的需要】）【即在设计一套特定的大地基准系统前首先选择一个满足系统设计的椭球】Althoughtheellipsoidisaconceptandnotaphysicalreality,itrepresentsasmoothsurfaceforwhichformulascanbedevelopedtocomputeellipsoidaldistance,azimuthandellipsoidalcoordinates.（尽管参考椭球是一个概念，不是一个物理实体，它却表现出一个光滑的表面，由此公式可以被发展来计算椭球距离，方位和椭球坐标。
）
Duetothevariableshapeofthegeoid,itisnotpossibletohaveaglobalellipsoidofreferenceforusebyallcountries.（由于【dueto】大地水准面的起伏不定的形状，不可能有一个适用于所有国家的全球【global】参考椭球）
Thebest-fittingglobalgeocentricellipsoidistheGeodeticReferenceSystem1980（GRS80）,whichhasthefollowingdimensions:
semi-majoraxisis6378137.0mandsemi-minoraxisis6356752.314m.（最适合的全球地心【geocentric地心的】椭球是1980大地坐标参考系统【80椭球，注意：
我国使用的80坐标系使用的是75椭球】，尺寸【dimension尺寸、元】如下：
长半轴为6378137.0m，短半轴为6356752.314m）
Therelationshipofallthreesurfaceswhichareterrain,geoidandellipsoidisillustratedinthisFigure.（所有三个面：
地表、大地水准面和椭球面的关系，由这个图图解说明【illustrate图例说明】）
WenotethattheorthometricheightHistheheightwithreferencetotheMSL,whereasthegeodeticheighthistheheightofanythingabovethereferenceellipsoid.（我们注意到，正高H是参考MSL的高度，而【whereas】大地高h是参考椭球面的高度）
TherelationbetweenthetwokindsofheightsisshownintheFigure,wherethequantityN,theheightofthegeoidabovethereferenceellipsoidortheperpendiculardistancebetweenthegeoidandthereferenceellipsoidatapoint,isusuallycalledthegeoidalheight（geoidundulation）.（这两种高度之间的关系如图所示，N这个量【quantity】，某个点上大地水准面高于参考椭球面或者说大地水准面和参考椭球面之间的垂直距离【perpendiculardistance垂直距离】，通常被称为大地水准面高【geoidalheight】（大地水准面差距【geoidundulation；undulation波动】）
Thus,theknowledgeofthegeoidisnecessaryfortransformingthegeodetictoorthometricheightsandviceversa.（这样，把大地高转换为正高，大地水准面的知识就是必需的，反之亦然【viceversa反之亦然】）
Oncewedeterminethegeoid,wecancomputethedifferencebetweenthetwosurfaces,theellipsoidandthegeoidanywhereinthecountry.（一旦我们确定了大地水准面，我们就可以计算这两个面的差距——国家的无论何处的椭球面和大地水准面）
Theexpression“ellipsoidalheight”for（geodetic）heightofanythingabovethereferenceellipsoidisalsousedcomparingtheacceptanceofthestandardgeodetictermof“geoidalheight”.（相对于标准的大地测量学术语“大地水准面高”的采用【acceptance接受、认同】，“椭球高”这个表示高于参考椭球面的高度（大地高）的表达【expression】也被采用。
）
Surveyorsusedtoworkingwithspiritlevelshavereferencedorthometricheights（H）tothe“average”surfaceoftheearth,asdepictedbyMSL.（测量者习惯于参考【referenceto】地球“平均”表面——用MSL来描述【depicte】，利用水准测量，获得正高（H））
ThesurfaceofMSLcanbeapproximatedbythegeoid.（MSL这个面可以近似的当作大地水准面）
Thedifferencebetweenthetwosurfacesarisesfromthefactthatseawaterisnothomogeneousandbecauseofavarietyofdynamicaleffectsontheseawater.（这两个面的差别出现在一个事实上——海水不均匀并且有各种不断变化的影响在其上）
TheheightoftheMSLabovethegeoidiscalledtheseasurfacetopography（SST）.（MSL高于大地水准面的高度称为海面地形【seasurfacetopography】【还有一个SSTsatellite-to-satellitetracking卫星跟踪卫星技术；不要混了】）
Itisaverydifficultquantitytoobtainfromanymeasurements;consequently,itisnotyetknownveryaccurately.（这是一个从任何测量工作中都非常难获取的值，因此【consequently】，它尚未【notyet尚未】非常准确的得知）
GPSheightsarereferencedtotheellipsoid,amathematicalmodelthatdoesnotphysicallyexist.（GPS高参考的是椭球面，是一个数学模型，并不物理地存在）
Thismodel,doesnotagreewithmeansealevel.ThatmeanstheheightofapointdeterminedfromGPSisnotthesameasitssealevelelevationasdeterminedbyleveling.（这个模型，不与平均海平面相吻合。
这就意味着一个点由GPS确定的高度与由水准测量确定的海拔高不相同）
Thesummarizingoftherelationshipsamongheightsystemscanbeillustratedbelow:
（高程系统的关系概述举例说明【illustrate】如下【summarize概述n.】：
）
MSLelevationisroughlyequivalenttoorthometricheight（H）,thetechnicalnameforheightabovethegeoid.Thegeoidis,forallintentsandpurposes,thesameasMSL.（MSL高程概略地等同于正高（H）——高于大地水准面的高度的技术名词）
Geoidheight（N）istheseparationbetweenthegeoidandtheellipsoid（sometimescalledGeoidalseparation）.Itcanbeplusorminus.Anegativegeoidalseparationindicatesthatthegeoidisbelowtheellipsoid.（大地水准面高（N）是大地水准面和椭球面之间的差距【separation】（有时也叫大地水准面差距）。
它可以是正也可以是负。
一个正的大地水准面差距表示【indicate】大地水准面在椭球面下方）
Ellipsoidheight（h）isthedistanceaboveorbelowtheellipsoid（plusorminus）.Ellipsoidheightisalsocalledgeodeticheight.（椭球高（h）是高于或低于椭球的距离（正或负）。
椭球高也叫做大地高。
）
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