(大地测量学基础课件).ppt

大地测量学基础 一、地球的运转 1、地球公转：围绕太阳的旋转 公转一周的周期为一恒星年，为365.256354个太阳日 地球连续两次经过春分点所需的时间为一回归年，长度为365.24219个 太阳日。 2、地球自转：绕其自身旋转轴的转动。周其为24小时。 2）、章动：在日月引力等因素的影响下，瞬时北天极将绕瞬时平北天极产生旋转，大致成椭圆形轨迹，其长半径约为9.2″，周期约为18.6年。这种现象称为章动。 二、时间系统 时刻：某一时间点，也就是发生某一现象的瞬间，也称历元。 三、坐标系统 1）.大地基准(Geodetic Datum): 地球椭球 3）、大地测量参考系（Geodetic Reference System） ②、高程参考系统: ③、重力参考系统：重力观测的参考系统。 5）、椭球的定位和定向 ①、椭球定位：确定椭球中心的位置。 地心定位：椭球面与大地水准面全球最佳符合。椭球中 心与地球质心一致或最为接近。 局部定位：椭球面与大地水准面局部最佳符合。 ②、椭球定向：确定旋转轴和起始子午面的方向。 a.椭球短轴平行于地球旋转轴； b.大地起始子午面平行于天文起始子午面. ③、参考椭球：具有确定参数（a,α),经过局部定位和定向的地球椭球。 ④、总地球椭球：具有确定参数（a,α),经过地心定位和定向，与全球大地水准面最为密合的地球椭球。 ① 惯性坐标系（CIS）:在空间不动或做匀速直线运动的坐标系. ② 协议天球坐标系：以某一约定时刻t0作为参考历元，把该时刻对应 的瞬时自转轴经岁差和章动改正后作为Z轴，以对应的春分点为X 轴的指向点，以XOZ的垂直方向为Y轴方向建立的天球坐标系。 是一种近似的惯性坐标系。 2)、协议天球坐标系转换到瞬时平天球坐标系 二者的差异是由于岁差引起的，可经坐标系的旋转来进行转换。 3）、瞬时平天球坐标系转换到瞬时天球坐标系 二者的差异是由于岁差引起的，可经坐标系的旋转来进行转换。 3、地固坐标系 1）、协议地球坐标系与瞬时地球坐标系之间的转换 2)、协议地球坐标系与协议天球坐标系之间的转换 3）、参心坐标系 ②、大地原点和大地起算数据 其中：ξK－大地原点垂线偏差子午分量 ηK－大地原点垂线偏差子午分量 NK－大地水准面差距 ③、参考椭球的定位和定向 b.多点定位：在全国范围内观测许多点的天文经度λ，天文纬度φ，天文方位角α（这样的点称为拉普拉斯点）。利用这些观测成果和已有的椭球参数，根据最佳拟合条件ΣN2=min（或Σζ2=min），采用最小二乘原理，求出椭球定位参数ΔX0,ΔY0，ΔZ0，旋转参数εX，εy，εZ，椭球几何参数的改正数Δa，Δα（a新=a旧+ Δa，α新=α旧+Δα.）以及η新,ξ新，N新。 4）、地心坐标系 2）、旋转矩阵 ①、二维直角坐标转换 ②、三维直角坐标转换 一般εx ,εy ,εz为微小量，可取 同理法线站心坐标系与空间直角坐标系之间的转换式为： 4）、不同空间直角坐标系转换 上式又可表示为： a.单点定位：令大地原点的椭球法线与铅垂线重合，椭球面和大地水 准面相切。 则： 再根据： 求出大地原点新的大地起算数据。 参考椭球参数和大地起算数据是一个参心坐标系建成的标志，一定的参考椭球和一定的大地起算数据确定了一定的坐标系。 ④、1954年北京坐标系（BJ54旧） 1、采用克拉索夫斯基椭球参数，通过与前苏联1942年坐标系联测而建立的坐标系。大地原点在前苏联的普尔科沃。 2、存在的主要缺陷： （1）、椭球参数有较大误差。 （2）、参考椭球面与我国的大地水准面有明显自西向东的系统性倾斜。 （3）、几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。 几何：克拉索夫斯基椭球 物理： 赫尔默特扁球 （4）、定向不明确。短轴指向不是CIO，也不是我国的地极原点JYD1968.0 ⑤、1980年国家大地坐标系（GDZ80）－西安坐标系 1、采用1975年国际大地测量与地球物理联合会（IUGG）推 荐的4个地球椭球参数：长半径a，地心引力常数GM，地球 二阶带球谐系数J2，地球自转速度ω。 2、定位定向：椭球短轴平行于地球质心指向我国地极原点， 大地起始子午面平行于格林尼治天文台的平均子午面 3、大地原点在我国陕西省泾阳县永乐镇 4、采用多点定位，椭球面同我国大地水准面最为密合 5、根据Σζ2GDZ80=min求出参数ΔX0,ΔY0，ΔZ0，（ Δa，Δα） 6、在19