10.1建立大地坐标系的基本原理.doc

测绘数据处理 10.1建立大地坐标系的基本原理 10.1.1椭球定位、定向的概念 大地坐标系是建立在一定的大地基准上的用于表达地球表面空间位置及其相对关系的数学参照系，这里所说的大地基准是指能够最佳拟合地球形状的地球椭球的参数及椭球定位和定向。大地参考框架是指大地坐标系的物理实现,大地控制网是其具体表现形式,大地控制网中控制点是进行外业测量和内业计算的依据,控制点的坐标根据测量工作的要求可采用不同种类的坐标空间直角坐标、大地坐标、高斯平面坐标。在这里,我们首先讨论参考椭球定位、定向的基本原理。 旋转椭球体与地球形体非常接近,旋转椭球面是一个形状规则的数学表面，在其上可以做严密的计算,而且所推算的元素如长度与角度同大地水准面上的相应元素非常接近,这种用来代表地球形状的椭球称为地球椭球。 椭球定位是指确定椭球中心的位置,可分为两类局部定位和地心定位。局部定位要求在一定范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合,而对椭球的中心位置无特殊要求；地心定位要求在全球范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合,同时要求椭球中心与地球质心一致或最为接近。 椭球定向是指确定椭球旋转轴的方向,不论是局部定位还是地心定位,都应满足两个平行条件 ①椭球短轴平行于地球自转轴; ②大地起始子午面平行于天文起始子午面, 这两个平行条件是人为规定的,其目的在于简化大地坐标、大地方位角同天文坐标、天文方位角之间的换算。 具有确定参数长半径a和扁率α,经过局部定位和定向,同某一地区大地水准面最佳拟合的地球椭球,叫做参考椭球。 除了满足地心定位和双平行条件外,在确定椭球参数时能使它在全球范围内与大地体最密合的地球椭球,叫做总地球椭球。 10.1.2坐标系的类型 以参考椭球为基准的坐标系,叫做参心坐标系;以总地球椭球为基准的坐标系叫做地心坐标系。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,它们都与地球体固连在一起,与地球同步运动因而又称为地固坐标系,以地心为原点的地固坐标系则称地心地固坐标系，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，称为天文坐标系或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位置和状态。在这里，我们研究地固坐标系。 113