10.2（地球）参心坐标系.doc

测绘数据处理 10.2（地球）参心坐标系 10.2.1参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 ①选择或求定椭球的几何参数（长短半径）；②确定椭球中心位置（定位）；③确定椭球短轴的指向（定向）；④建立大地原点。 椭球的几何参数一般可选IUGG推荐值，下面主要讨论参考椭球的定位与定向。 对于地球和椭球可分别建立空间直角坐标系。两者的相对关系，可用三个平移参数（椭球中心O相对于地心的平移参数）和三个绕坐标轴的旋转参数（表示参考椭球定向）来表示。传统做法是首先选定某一适宜的点K作为大地原点，在该点上实施精密的天文测量和高程测量，由此得到该点的天文经度，天文纬度，至某一相邻点的天文方位角和正高，以大地原点垂线偏差的子午圈分量，卯酉圈分量，（大地原点的大地水准面差距）和等六个参数值，根据广义的垂线偏差公式和广义的拉普拉斯方程式可得 10-1 10-2 得到相应的大地经度，大地纬度，至某一相邻点的大地方位角和大地高。由上面四个公式可看出,替换了原来的的定位参数。 顾及椭球定向的两个平行条件，即 10-3 代入（10-1）式和（10-2）式得 10-4 10-5 参考椭球定位与定向的方法可分为两种一点定位和多点定位。 1. 一点定位 在天文大地测量工作的初期，由于缺乏必要的资料确定值，通常只能简单地取 10-6 即表明在大地原点K处，椭球的法线方向和铅垂线方向重合，椭球面和大地水准面相切。这时由（10-4）和（10-5）式得 10-7 因此，仅仅根据大地原点的天文观测和高程测量结果，顾及（10-3）和（10-6）式按（10-7）式即可确定椭球的定位和定向，就是一点定位的方法。 2.多点定位 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最小（或最小）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。 10.2.2大地原点和大地起算数据 参考椭球的定位和定向，一般是依据大地原点的天文观测和高程测量结果，通过确定，计算出大地原点上的和某一相邻点的来实现的。如图所示，依据和归算到椭球面上的各种观测值，可以精确计算出天文大地网中各点的大地坐标，叫做大地测量基准，也叫大地测量起算数据，大地原点也叫大地基准点或大地起算点。 由此可以看出，椭球的形状和大小以及椭球的定位和定向同大地原点上大地起算数据的确定是密切相关的。对于经典的参心大地坐标系的建立而言，参考椭球的定位和定向是通过确定大地原点的大地起算数据来实现的，而确定起算数据又是椭球定位和定向的结果。不论采用何种定位和定向方法来建立国家大地坐标系，总得有一个而且只能有一个大地原点，否则定位和定向的结果就无法明确地表现出来。 因此，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和大地原点上的起算数据的确立作为一个参心大地坐标系建成的标志。 117