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《高等应用测量》讲稿之10 大地测量系统与参考框架 西安科技大学测绘学院 史经俭 大地测量系统与参考框架 一．大地测量时空基准的基本概念 二．大地测量常数和大地测量坐标系统 三．大地测量参考框架 四．高程系统和框架 五．重力参考系统和重力参考框架 六．时间系统与时间参考框架 一．大地测量时空基准的基本概念 1．大地测量时空基准 大地测量时空基准，就是指大地测量基准和时间基准，它由相应的大地测量系统和时间系统及它们相应的参考框架所构成。 大地测量系统和时间系统是总体概念，大地测量参考框架和时间参考框架是大地测量系统和时间参考系统的具体实现。 2．大地测量系统与大地测量参考框架 （1）大地测量系统 大地测量系统规定了大地测量的起算基准和尺度标准及其实现方式（包括理论、模型和方法）。 大地测量系统包括坐标系统、高程系统/深度基准和重力参考系统。 一．大地测量时空基准的基本概念 2．大地测量系统与大地测量参考框架 （2）．大地测量参考框架 大地测量参考框架，就是按大地测量系统的规定的原则，采用大地测量技术，在全球或局域范围内所测定的、固定在地面上的点所构成的大地网（点）或其他实体（静止或运动的物体）。是对大地测量系统的具体实现。 与大地测量系统相对应，大地测量参考框架有坐标（参考）框架、高程（参考）框架和重力测量（参考）框架三种。 （4）．大地测量基准建设的任务 大地测量基准建设的任务是，确定或定义坐标系统、高程系统/深度基准和重力参考系统。建立和维持坐标框架、高程框架和重力框架。 一．大地测量时空基准的基本概念 3．时间系统与时间参考框架 （1）时间系统 时间系统规定了时间测量的参考标准，包括时刻得参考标准和时间间隔的尺度标准。 （2）时间参考框架 时间参考框架就是在全球或局域范围内，通过守时、授时和时间频率测量技术，实现和维持统一的时间系统。 守时 为了随时获得世界时，要用精密的天文时计将天文测时结果记录下来，并根据天文时计运行的规律随时指示外推的世界时，这种工作称为守时，也就是时间的保持。 最初用来保持时间的时计为天文摆钟。第二次世界大战后，石英钟担负起了守时的任务。目前各国都用原子钟来保持时间。 授时系统 是确定和发播精确时刻的工作系统 我国的多座天文台均参加测时工作，陕西天文台定时发播时号，供全国校正时间使用。 二．大地测量常数和大地测量坐标系统 大地测量系统包括两个方面的概念：一是大地测量系统所采用的大地测量常数的确定；二是大地测量应满足的条件。 1.大地测量常数 大地测量常数是指与地球一起旋转且和地球表面最佳吻合的旋转椭球（即地球椭球）几何和物理参数。 分为基本常数和导出常数。 基本常数唯一定义了大地测量系统。导出常数是由基本常数导出，便于大地测量应用。 二．大地测量常数和大地测量坐标系统 1.大地测量常数 （1）大地测量基本常数 地球椭球的几何和物理属性可由四个基本常数完全确定，这四个基本常数就是大地测量基本常数。它们是 赤道半径a； 地心引力常数（包含大气质量）GM； 地球动力学形状因子J2； 地球自转角速度ω，如图 二．大地测量常数和大地测量坐标系统 1.大地测量常数 （2）主要的大地测量导出常数 椭球短半轴b： 椭球第一偏心率e： 椭球第二偏心率e′： 椭球几何扁率f： 二．大地测量常数和大地测量坐标系统 1.大地测量常数 （3）属于旋转椭球物理常数方面的有 椭球的正常重力位U0： 椭球的正常重力位γ： 椭球正常重力扁率f′： 二．大地测量常数和大地测量坐标系统 1.大地测量常数 （4）国际测量和地球物理联合会（IUGG）推荐的大地测量常数 IUGG分别于1971年、1975年、1979年推荐了3组大地测量常数，它们对应于大地测量参考系统1967（GRS67）、IUGG75、GRS80。 我国西安80坐标系统采用的是IUGG75的大地测量常数。 目前广泛使用的是相应于GRS80的大地测量常数。 二．大地测量常数和大地测量坐标系统 2.大地测量坐标系统和应满足的条件 （1）大地坐标系统的类别 大地测量坐标系统是一种固定在地球上，随地球一起转动的非惯性坐标系统，也称地固坐标系统。 根据其原点位置不同，分为地心坐标系统和参心坐标系统。前者的原点与地球质心重合，后者的原点与参考椭球中心重合（参考椭球是指与某一地区或国家地球表面最佳吻合的地球椭球）。