大地测量系统与参考框架.ppt

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大地测量系统与参考框架大地测量系统与参考框架赣赣-工测工测-书童书童大地测量系统与参考框架大地测量系统与参考框架一一大地测量常数和大地测量坐标系统大地测量常数和大地测量坐标系统二二大地测量参考框架大地测量参考框架三三高程系统和框架高程系统和框架四四重力参考系统和重力参考框架重力参考系统和重力参考框架五五时间系统与时间参考框架时间系统与时间参考框架1大地测量时空基准大地测量时空基准大地测量时空基准，就是指大地测量基准和时间基准，大地测量时空基准，就是指大地测量基准和时间基准，它由相应的大地测量系统和时间系统及它们相应的参考框架它由相应的大地测量系统和时间系统及它们相应的参考框架所构成。

所构成。

大地测量系统和时间系统是总体概念，大地测量参考框大地测量系统和时间系统是总体概念，大地测量参考框架和时间参考框架是大地测量系统和时间参考系统的具体实架和时间参考框架是大地测量系统和时间参考系统的具体实现。

现。

2大地测量系统与大地测量参考框架大地测量系统与大地测量参考框架

（1）大地测量系统）大地测量系统大地测量系统规定了大地测量的起算基准和尺度标准及大地测量系统规定了大地测量的起算基准和尺度标准及其实现方式（包括理论、模型和方法）。

其实现方式（包括理论、模型和方法）。

大地测量系统包括大地测量系统包括坐标系统坐标系统、高程系统高程系统/深度基准深度基准和和重重力参考系统。

力参考系统。

2大地测量系统与大地测量参考框架大地测量系统与大地测量参考框架

（2）大地测量参考框架）大地测量参考框架大地测量参考框架，就是按大地测量系统的规定的原则，大地测量参考框架，就是按大地测量系统的规定的原则，采用大地测量技术，在全球或局域范围内所测定的、固定在采用大地测量技术，在全球或局域范围内所测定的、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）。

是对大地测量系统的具体实现。

的物体）。

是对大地测量系统的具体实现。

与大地测量系统相对应，大地测量参考框架有坐标（参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。

考）框架、高程（参考）框架和重力测量（参考）框架三种。

（3）大地测量基准建设的任务）大地测量基准建设的任务大地测量基准建设的任务是，确定或定义坐标系统、高大地测量基准建设的任务是，确定或定义坐标系统、高程系统程系统/深度基准和重力参考系统。

建立和维持坐标框架、深度基准和重力参考系统。

建立和维持坐标框架、高程框架和重力框架。

高程框架和重力框架。

3时间系统与时间参考框架时间系统与时间参考框架

（1）时间系统）时间系统时间系统规定了时间测量的参考标准，包括时刻得参考时间系统规定了时间测量的参考标准，包括时刻得参考标准和时间间隔的尺度标准。

标准和时间间隔的尺度标准。

（2）时间参考框架）时间参考框架时间参考框架就是在全球或局域范围内，通过守时、授时间参考框架就是在全球或局域范围内，通过守时、授时和时间频率测量技术，实现和维持统一的时间系统。

时和时间频率测量技术，实现和维持统一的时间系统。

守时守时为了随时获得世界时，要用精密的天文时计将天为了随时获得世界时，要用精密的天文时计将天文测时结果记录下来，并根据天文时计运行的规律随时指示文测时结果记录下来，并根据天文时计运行的规律随时指示外推的世界时，这种工作称为守时，也就是时间的保持。

外推的世界时，这种工作称为守时，也就是时间的保持。

最初用来保持时间的时计为天文摆钟。

第二次世界大战后，最初用来保持时间的时计为天文摆钟。

第二次世界大战后，石英钟担负起了守时的任务。

目前各国都用原子钟来保持时石英钟担负起了守时的任务。

目前各国都用原子钟来保持时间。

间。

授时系统授时系统是确定和发播精确时刻的工作系统是确定和发播精确时刻的工作系统我国的多座天文台均参加测时工作，陕西天文台定时发播时我国的多座天文台均参加测时工作，陕西天文台定时发播时号，供全国校正时间使用。

号，供全国校正时间使用。

二大地测量常数和大地测量坐标系统二大地测量常数和大地测量坐标系统大地测量系统包括两个方面的概念：

大地测量系统包括两个方面的概念：

一是大地一是大地测量系统所采用的大地测量常数的确定；测量系统所采用的大地测量常数的确定；二是大地二是大地测量应满足的条件。

测量应满足的条件。

1.1.大地测量常数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）面最佳吻合的旋转椭球（即地球椭球）几何和物理几何和物理参数参数。

分为分为基本常数基本常数和和导出常数导出常数。

基本常数唯一定义了大地测量系统。

导出常数基本常数唯一定义了大地测量系统。

导出常数是由基本常数导出，便于大地测量应用。

是由基本常数导出，便于大地测量应用。

习题119.下列系统中，属于大地测量参照系统的是（）。

A.坐标系统B.高程系统C.深度基准D.重力参考系统E.时间系统二大地测量常数和大地测量坐标系统二大地测量常数和大地测量坐标系统1.1.大地测量常数大地测量常数

（1）大地测量基本常数）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，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。

它们是这四个基本常数就是大地测量基本常数。

它们是赤道半径赤道半径a；地心引力常数（包含大气质量）地心引力常数（包含大气质量）GM；地球动力学形状因子地球动力学形状因子J2；（地球重力场二阶带球谐系数）地球重力场二阶带球谐系数）地球自转角速度地球自转角速度，如图，如图习题120.通常所说的大地测量基本常数指的是（）。

A.赤道半径aB.地心引力常数（包含大气质量）GMC.地球动力学形状因子J2D.地球自转角速度E.扁率f121.下列大地测量常数中，属于物理常数的是（）。

A.长半径aB.地心引力常数（包含大气质量）GMC.地球重力场二阶带球谐系数J2D.地球自转角速度E.扁率二大地测量常数和大地测量坐标系统二大地测量常数和大地测量坐标系统1.1.大地测量常数大地测量常数

（2）主要的大地测量）主要的大地测量导出常数导出常数椭球短半轴椭球短半轴b：

椭球第一偏心率椭球第一偏心率e：

椭球第二偏心率椭球第二偏心率e：

椭球几何扁率椭球几何扁率f：

二二大地测量常数和大地测量坐标系统大地测量常数和大地测量坐标系统1.1.大地测量常数大地测量常数（3）属于旋转椭球物理）属于旋转椭球物理常数方面的有常数方面的有椭球的正常重力位椭球的正常重力位U0：

椭球的正常重力位椭球的正常重力位：

椭球正常重力扁率椭球正常重力扁率f：

二二大地测量常数和大地测量坐标系统大地测量常数和大地测量坐标系统1.1.大地测量常数大地测量常数（4）国际测量和地球物理联合会（）国际测量和地球物理联合会（IUGG）推荐的大地测量常数）推荐的大地测量常数IUGG分别于分别于1971年、年、1975年、年、1979年推荐了年推荐了3组大地测量常数，它组大地测量常数，它们对应于大地测量参考系统们对应于大地测量参考系统1967（GRS67）、）、IUGG75、GRS80。

我国西安我国西安80坐标系统采用的是坐标系统采用的是IUGG75的大地测量常数。

的大地测量常数。

目前广泛使用的是相应于目前广泛使用的是相应于GRS80的大地测量常数。

的大地测量常数。

几何常数几何常数物理常数物理常数a6378137mGM3986005*108m3*s-2J2108263*10-87292115*10-11rad*s-2B6356752.3141mU062636860.850m2*s-21/f298.257222101J4-0.00000237091222二大地测量常数和大地测量坐标系统二大地测量常数和大地测量坐标系统2.2.大地测量坐标系统和应满足的条件大地测量坐标系统和应满足的条件

（1）大地坐标系统的类别）大地坐标系统的类别大地测量坐标系统是一种固定在地球上，随地球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，也称一起转动的非惯性坐标系统，也称地固坐标系统。

地固坐标系统。

根据其原点位置不同根据其原点位置不同，分为，分为地心坐标系统地心坐标系统和和参心参心坐标系统坐标系统。

前者的原点与地球质心重合，后者的原点。

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）。

家地球表面最佳吻合的地球椭球）。

从表现形式上分从表现形式上分，常用的大地测量坐标系统有，常用的大地测量坐标系统有空空间直角坐标系统间直角坐标系统、大地坐标系统二大地坐标系统二种形式。

种形式。

（2）地（参）心坐标系应满足的条件）地（参）心坐标系应满足的条件二大地测量常数和大地测量坐标系统二大地测量常数和大地测量坐标系统2.2.大地测量坐标系统和应满足的条件大地测量坐标系统和应满足的条件

（2）地（参）心坐标系应满足的条件）地（参）心坐标系应满足的条件：

地心坐标系：

地心坐标系地心坐标系统应满足以下四个条件。

地心坐标系统应满足以下四个条件。

原点位于整个地球（合海洋和大气）的质心；原点位于整个地球（合海洋和大气）的质心；尺度是广义相对论意义下某一局部地球框架内的尺度；尺度是广义相对论意义下某一局部地球框架内的尺度；定向为国际时间局（）测定的某一历元的协议地极（定向为国际时间局（）测定的某一历元的协议地极（CTP）和零子午线，称为地球定向参数和零子午线，称为地球定向参数EOP；（如；（如BIH1984.0是指是指z轴和轴和x轴指向分别为轴指向分别为BIH历元历元1984.0年的年的CTP和零子午线）和零子午线）定向随时间的演变满足地壳无整体运动的约束条件。

定向随时间的演变满足地壳无整体运动的约束条件。

二大地测量常数和大地测量坐标系统二大地测量常数和大地测量坐标系统2.2.大地测量坐标系统和应满足的条大地测量坐标系统和应满足的条件件

（2）地（参）心坐标系应满足的）地（参）心坐标系应满足的条件条件：

地心坐标系：

地心坐标系地心空间直角坐标系统从几何地心空间直角坐标系统从几何方面通俗的定义也可以作如下表述：

方面通俗的定义也可以作如下表述：

坐标系的原点位于地球质心，坐标系的原点位于地球质心，z轴轴和和x轴的定向由某一历元的轴的定向由某一历元的EOP确确定，定，y与与x、z构成空间右手直角坐构成空间右手直角坐标系。

地心大地坐标系统的原点与标系。

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，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。

起始大地子午面与零子午面重合。

P（B,L,H;X,Y,Z）ESGyzxOPBNLHW图图2-1地心坐标系示地心坐标系示意图意图二大地测量常数和大地测量坐标系统二大地测量常数和大地测量坐标系统2.2.大地测量坐标系统和应满足的条件大地测量坐标系统和应满足的条件

（2）地（参）心坐标系应满足的条件）地（参）心坐标系应满足的条件：

地心坐标系地心坐标系：

参心坐标系：

参心坐标系参心坐标系统的原点位于参考椭球中心，参心坐标系统的原点位于参考椭球中心，z轴轴（椭球旋转轴）与地球自转轴平行，（椭球旋转轴）与地球自转轴平行，x轴在参考椭球轴在参考椭球的赤道面并平行于天文起始子午面。

的赤道面并平行于天文起始子午面。

三大地测量参考框架三大地测量参考框架1.1.大地测量坐标框架建立的基本方法大地测量坐标框架建立的基本方法

（1）地心坐标框架）地心坐标框架地心坐标框架是地心坐标系统的具体实现。

地心坐标框架是地心坐标系统的具体实现。

全球性地心坐标框架一般全球性地心坐标框架一般以甚长基线干涉测量以甚长基线干涉测量（VLBI）、卫星激光测距（）、卫星激光测距（SLR）、激光测月）、激光测月（LLR）、全球定位系统（）、全球定位系统（GNSS）和卫星多普勒定）和卫星多普勒定轨定位（轨定位（DORIS）