2.1地球的形状和大小讲解.ppt

§2.1 地球的形状和大小 1、概述 1) 测量工作是在地球表面进行的。地球表面很不规则，有高山、平原、丘陵、海洋等。 比如：地球上的最高峰珠峰高出海水面8844.43m（2005年）；最低点马里亚纳海沟低于海水面11022m.。 但它们与地球的平均半径6371km相比，则几乎忽略不计。即这些起伏相对于地球本身很小。 2) 地球表面海洋面积占71%，陆地面积约占29%，可以认为地球是被静止的海水面包围的球体。 测量学以数学等相关理论为基础，用一系列相对严密的数学公式对地表的相关问题进行研究。所以，需要对不规则的地球做一些理论上的假设，进而进行科学的研究。 2 基本概念 铅垂线 ?测量外业所依据的基准线。 水准面 大地水准面?测量外业所依据的基准面。 大地体 水平面 2.1 铅垂线 地球引力与离心力的合力称为重力，重力的方向线称为铅垂线。它是测量的基准线。 铅垂线定义及说明图示 2.2 水准面 1）处于自由静止状态的水面称为水准面。 2）在地球表面重力作用范围内，通过任何高度的点都有一个水准面，因而水准面有无数个。 水准面实际上是一个重力等位面，水准面上各点处处与点的重力方向垂直。 2.3 大地水准面与大地体 在测量工作中，把一个假想的、与静止的海水面重合并向陆地延伸且包围整个地球的那个水准面称为大地水准面。 通常用平均海水面代替静止的海水面。 大地水准面包围的形体称为大地体。 大地水准面与地球自然表面相比是一个光滑的曲面，代表了地球的自然形状和大小。 由于地球内部质量分布不均匀，使得铅垂线的方向产生不规则的变化。大地水准面变成一个有微小起伏变化的不规则的复杂曲面。 与水准面相切的平面称为水平面。 由于大地水准面是不规则曲面，无法准确描述和计算（量化），也难以在其面上处理测量成果。故在满足求解问题要求(精度)的前提下用椭球面替代。 2.5 参考椭球 1）参考椭球：把与某个区域(国家或洲)的大地水准面最为密合的椭球称为参考椭球。 2）椭球体的大小由旋转椭球体元素表示。例如用长半径 和短半径 ，或长半径 和扁率 ? 表示。其中： 3 地球椭球参数 地球的形状和大小 由于参考椭球体的扁率很小，在普通测量中，可把地球当作球来看待，其半径为： 附录： 我国采用椭球参数简介 1954年北京坐标系 建国初期，采用克拉索夫斯基椭球建立的参考坐标系。大地原点在苏联的普尔科沃，利用东北边境 呼玛、吉拉林、东宁三个点与苏联大地网联测后的坐标作为我国天文大地网的起算数据，推算出北京一点的坐标为原点。 1954年北京坐标系的不足 （1）参考椭球长半径偏长（长了100多米） （2）椭球基准轴定向不明确 （3）椭球面与我国境内的大地水准面不吻合，东部高程异常达+68m。 （4）点位精度不高。 1980年国家大地坐标系 1. 我国1980年国家大地坐标系采用了 1975年国际椭球参数： a=6378140m b=6356755.3m ?=1/298.257 1980年国家大地坐标系 2. 我国原点设在陕西省西安市西北方向的泾阳县永乐镇简称西安原点。(见后附图) 3. 进行了全国范围内的天文大地网平差 4. 现在采用的是北京坐标系。 附：西安大地原点图片 * 地球自然表面与大地水准面示意图（局部） 地球自然表面与大地水准面示意（整体） 椭球形状示意图 2.4 地球椭球的概念 1. 旋转椭球：一个椭圆绕其短轴旋转而形成的形体。 2. 通常各个国家均采用旋转椭球代表地球的形状并称其为地球椭球。 3. 测量中把与大地体最接近的地球椭球称为总地球椭球。 地球椭球、地球表面 及大地水准面关系示意图 1984美国 1:298.257 6 378 137 WGS-84 1979国际大地测量与地球物理联合会 1:298.257 6 356 755.3 6 378 140 IUGG-75 1940前苏联 1:298.3 6 356 863 6 378 245 克拉索夫斯基 1909美国 1:297.0 6 356 912 6 378 388 海福特 1880英国 1:293.5 6 356 515 6 378 249 克拉克 1841德国 1:299.2