大地测量学第九章.ppt

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1、第9章大地坐标系的建立9.1概述大地坐标系的建立，不仅仅是在地球椭球上定义大地坐标系那么简单。因为，为了将地面上的观测值精确地归算到参考椭球面上，不仅需要知道参考椭球体的几何参数，还需要确定参考椭球体和大地体之间的相对位置，也就是确定参考椭球的位置。可见，大地坐标系的建立问题，主要是参考椭球的定位问题。参考椭球的定位，就是将选用的具有确定元素的椭球与地球之间的相互位置确定下来，从而获得大地测量计算的基准面、起算数据和坐标系。©2000McGraw-HillChapter1-1IntroductiontoObject-OrientedProgrammingwithJava--Wu第9章大地坐标

2、系的建立确定参考椭球与大地体之间的相互位置，是通过确定参考椭球中心在地球中的位置（椭球中心与地心的相互位置）和参考椭球旋转轴的方向（椭球旋转轴与地球旋转轴的位置关系）来实现的。所以，参考椭球定位包含参考椭球中心的“定位”和参考椭球坐标轴的“定向”，故又称参考椭球定位和定向，一般统称为椭球定位。每一个国家，一般都先选用一个参考椭球和一个起始点（称为大地原点），然后在原点实测天文坐标，和至另一点的天文方位角，并令此天文坐标等于该点的大地坐标和大地方位角即:第9章大地坐标系的建立还假定在原点处椭球面与大地水准面相切，从而确定了椭球在地球内的位置，这叫参考椭球初步定位。参考椭球初步定位之后，即可在全

3、国布设天文大地网，根据原点的B0，L0，A0，推求出大地网点的大地坐标。待天文大地网平差后，再推导与全国大地水准面最佳符合的椭球参数和椭球定位。按以上方法建立的椭球定位属区域性定位，其相应的椭球中心与地球质心不相重合，椭球面也不和全球的大地水准面最佳符合。寻求与全球大地水准面最佳符合的总地球椭球，建立以质心为原点的地心大地坐标系，始终是大地测量学的一个重要任务。第9章大地坐标系的建立9.2椭球定位的基本原理9.2.1椭球定位的方式设地心空间直角坐标系A(X，Y，Z),天文坐标系A(φ，λ，Hr),而参心空间直角坐标系a(x，y，z)，大地坐标系a(B，L，HAg)。椭球定位就是确定上述相应两

4、坐标系之间的相互关系。用地心空间直角坐标系和参心空间直角坐标系的关系进行定位，叫椭球地心定位，又叫绝对定位，由此建立起来的坐标系称地心坐标系。若略去两坐标系之间的尺度比变化，则有第9章大地坐标系的建立C′C可见，确定(X，Y，Z)和(x，y，z)之间的关系需要6个定位参数：3个旋转参数（定向参数）；3个平移参数（又称定位参数）。用天文坐标系和大地坐标系的关系进行定位，叫椭球局部定位，又叫相对定位，由此建立起来的坐标系称参心坐标系，这是常规大地测量经常采用的。第9章大地坐标系的建立可见，确定天文坐标系和大地坐标系的关系也需要6个定位参数：3个旋转参数3个平移参数上述两种不同定位方式，它纯属于数

5、学上坐标转换的问题。但在大地测量的实践上，要求椭球定位不能是任意的，应满足大地测量计算的要求，因此，通常对上述关系加上以下三个条件：第9章大地坐标系的建立⑴椭球短轴与地球短轴相平行εZ＝0；⑵椭球面上的起始大地子午面与地球上的起始天文子午面平行εX＝0，εY＝0；⑶椭球面与似大地水准面尽可能地接近（采用正高高程系统时，就是大地水准面）Σζ2＝min（或ΣN2＝min）。第一个条件是主要的，只有第一个条件得到满足，第二个条件才能普遍的实现。第三个条件不是绝对的，但可使计算简便。因为，如果椭球面与似大地水准面（大地水准面）很接近，则的数值就较小，那么观测成果归算就变得简单。第9章大地坐标系的建立

6、在满足3个条件的情况下，6个定位参数就只有3个平移参数:在大地原点K处，可写为：实践定位工作中，不可能做到因为：©2000McGraw-Hill8IntroductiontoObject-OrientedProgrammingwithJava--Wu第9章大地坐标系的建立第一，在大地原点上进行天文观测的误差，即测定时存在的误差。第二，由于地球的旋转轴是随时在变动的，而测定φK，λK时都以一个平自转轴为准，而平自转轴方向的选定，各国有所不同。例如，有的使用历元平极（这是天球北极在1900～1960年之间的平位置）；有的使用国际惯用原点（这是地极1900～1905年之间的平位置），也叫做1903

7、.0平极；我国则使用1968.0平极，而2000中国大地坐标系使用1984.0平极。因采用不同地极，则表明Z轴指向不同，而两Z轴间夹角直接和θX，θY有关。©2000McGraw-Hill9IntroductiontoObject-OrientedProgrammingwithJava--Wu第9章大地坐标系的建立第三，格林尼治平均天文台的产生及对起始子午面的不同定义等原因，使各国的大地坐标系选取的起始子午面