本篇文章給大家談談測繪坐標系基礎知識,以及測繪工作常用的坐標系統有哪些對應的知識點,希望對各位有所幫助,不要忘了收藏本站喔。
目錄一覽:
測量學中常用的坐標系統有哪些
1、地理坐標系:
(1)天文地理坐標系(2)大地地理坐標系
2、地心坐標系
3、平面直角坐標系:
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(1)高斯平面直角坐標(2)獨立平面直角坐標(3)建筑坐標系
4、大地坐標系:
(1)1954北京坐標系,我國采用(2)1980年國家大地坐標系,我國采用)
5、直角坐標系:
(1)高斯坐標系(面積較大的范圍)(2)獨立坐標系(面積較小的范圍)
測量學是研究地球的形狀和大小以及確定地面(包括空中、地下和海底)點位的科學,是研究對地球整體及其表面和外層空間中的各種自然和人造物體上與地理空間分布有關的信息進行采集處理、管理、更新和利用的科學和技術。就是確定空間點的位置及其屬性關系。
擴展資料:
測量學是研究對地球整體及其表面和外層空間中的各種自然和人造物體上與地理空間分布有關的信息進行采集處理、管理、更新和利用的科學和技術。
它的主要任務有三個方面:
一、是研究確定地球的形狀和大小,為地球科學提供必要的數據和資料。
二、是將地球表面的地物地貌測繪成圖。
三、是將圖紙上的設計成果測設至現場。
參考資料來源:百度百科-測量學
測量坐標系的確定
(一)我國常用的大地坐標系
在大地測量中,通常采用的坐標系有兩種:地球坐標系和天球坐標系。地球坐標系是固定在地球上并和地球一起自轉和公轉,天球坐標系是不和地球一起自轉但和地球一起公轉的坐標系。地球坐標系又可分為參心坐標系和地心坐標系。參心坐標系是各國為了研究地球一部分表面和大小,在使地面數據歸算到橢球各項改正數最小的原則下選擇和局部區域的大地水準面最為密合的橢球作為參考橢球建立的坐標系。其定義為:原點位于參考橢球中心O,Z 軸平行于參考橢球的旋轉軸,X 軸指向大地起始子午面,Y軸垂直于X OZ 平面,構成右手坐標系。由于參考橢球的中心與地球的質心不一致,參心坐標系又稱相對坐標系。地心坐標系的坐標原點O 設在大地體的質量中心,用相互垂直的X,Y,Z 三個軸來表示,X 軸與首子午面與赤道面的交線重合,向東為正;Z 軸與地球旋轉軸重合,向北為正;Y軸與XZ 平面垂直構成右手系。我國目前常用的大地坐標系有1954年北京坐標系、1980西安坐標系、WGS84坐標系和2000國家大地坐標系。其中,1954年北京坐標系、1980 西安坐標系屬于參心坐標系,WGS84 坐標系、2000國家大地坐標系屬于地心坐標系。
1.1954年北京坐標系
1954年北京坐標系為參心大地坐標系,長半軸6378245米,扁率1/298.3,大地上的一點可用經度L54、緯度B54和大地高H54定位,它是以克拉索夫斯基橢球為基礎,經局部平差后產生的坐標系。
新中國成立以后,我國大地測量進入了全面發展時期,在全國范圍內開展了正規的、全面的大地測量和測圖工作,迫切需要建立一個參心大地坐標系。由于當時的政治趨向,我國采用了前蘇聯的克拉索夫斯基橢球參數,并與前蘇聯1942年坐標系進行聯測,通過計算建立了我國大地坐標系,定名為1954年北京坐標系。因此,1954年北京坐標系可以認為是前蘇聯1942年坐標系的延伸。它的原點不在北京而是在前蘇聯的普爾科沃。隨著測繪工作的推進,1954年北京坐標系存在的缺陷限制了測繪質量的提高:采用的前蘇聯克拉索夫斯基橢球參數有較大誤差,與現代精確的橢球參數相比,長半軸約大105米;參考橢球面與我國大地水準面符合較差,自西向東呈明顯系統性傾斜,使得大比例尺地圖反映地面的精度受到影響;全國是多個平差網,坐標系總體精度差,個別地方誤差達100多米。
新北京54坐標系是在1980西安坐標系基礎上將基于1975國際橢球的1980西安坐標系成果數據整體轉換為基于克拉索夫斯基橢球的坐標值,并將西安1980坐標系原點平移得到的,新北京54坐標系綜合1980西安坐標系和1954年北京坐標系而建,采用多點定位,定向明確,與1980西安坐標系平行,但橢球面與大地水準面不是更佳密合,大地原點與1980西安坐標系相同,但大地起算數據不同,新北京54坐標系與1954年北京坐標系之間并無全國統一參數,只能局部轉換。但與1980西安坐標系有統一參數。這種坐標系平常使用率極低。
2.1980 西安坐標系
為了克服1954年北京坐標系存在的缺陷,1982年全國完成天文大地網整體平差,建立了1980西安坐標系。1980西安坐標系原點在我國中部陜西省涇陽縣永樂鎮,橢球參數采用IUGG1975年大會推薦的參數,長半軸6378140米,扁率1∶298.257,該橢球參數既確定了地球的幾何形狀又表明了地球的基本物理特征,將大地測量與大地重力的基本參數統一,與天文常數系統中的地球橢球參數完全一致;該坐標系為參心坐標系,橢球短軸Z 軸平行于地球質心指向地極原點方向,大地起始子午面平行于格林尼治平均天文臺子午面,X 軸在大地起始子午面內與Z 軸垂直指向經度0方向,Y軸與Z、X軸成右手坐標系;橢球采用多點定位,橢球定位時按我國范圍內高程異常值平方和最小為原則求解參數,與我國大地水準面吻合較好;基準面采用青島港驗潮站1952~1979年確定的黃海平均海水面(即1985國家高程基準);我國天文大地網平差方案先進、歸算嚴格、成果精度高。由此可見,1980西安坐標系更符合我國國情。從20世紀80年代中期開始,我國完成的基礎地理和地形測量,包括目前的標準圖幅1∶50000數字地形圖、1∶250000數字地形圖均采用1980西安坐標系。
3.WGS-84坐標系
WGS-84坐標系(World Geodetic System)是一種國際上采用的地心坐標系。坐標原點為地球質心,其地心空間直角坐標系的Z 軸指向國際時間局(BIH)1984.0定義的協議地極(CTP)方向,X軸指向BIH1984.0的協議子午面和CTP赤道的交點,Y軸與Z軸、X軸垂直構成右手坐標系,稱為1984年世界大地坐標系。這是一個國際協議地球參考系統(ITRS),是目前國際上統一采用的大地坐標系。GPS廣播星歷是以WGS-84坐標系為根據的。WGS-84坐標系,長半軸6378137米,扁率1/298.257223563。
由于采用的橢球基準不一樣,并且由于投影的局限性,致使全國各地并不存在一致的轉換參數。對于這種轉換,一般采用GPS聯測已知點,應用GPS軟件自動完成坐標的轉換。如果條件不許可,但是有足夠的重合點,可以進行人工解算。
4.2000國家大地坐標系
為了適應社會經濟和科學發展的需要并與國際接軌,我國在2008年又建立了2000國家大地坐標系。經國務院批準,從2008年7月1日起,啟用2000國家大地坐標系。以地球質量中心為原點的坐標系統,可以大幅度提高測量精度。地心坐標系下,大地控制點的精度比現行參心坐標系的精度提高10倍。目前,利用空間技術得到的定位成果和影像數據都是地心坐標系為參照系,采用地心坐標系可以更好的闡明地球上各種地理物理現象,特別是空間物體的運動。2000國家大地坐標系的原點包括海洋和大氣整個地球的質量中心,Z 軸指向歷元2000.0地球參考極方向。(在天文學上,歷元是為指定天球坐標或軌道參數而規定的某一特定時刻。在天文學和衛星定位中,所獲數據對應的時刻也稱為歷元。)該歷元的指向由國際時間局給定的1984.0作為初始指向來推算,定向的時間演化保證相對于地殼不產生殘余的全球旋轉。X 軸由原點指向格林尼治參考子午線與地球赤道面的交點,Y軸與Z 軸、X 軸構成右手坐標系。長半軸a=6378137米,扁率1/298.257222101,地心引力常數GM=3.98604 418×1014立方米/秒平方,地球自轉角速度ω=7.292115×10﹣5弧度/秒,是國際大地測量和物理聯合會1979推薦的地球橢球。目前,2000坐標系國家大地控制點數量很少,在很多地區還沒有建立大地控制點;現有的海量的測繪數據和基礎地理成果采用的是1980西安坐標系,轉換為2000坐標系需要有一個過程。有鑒于此,國家對2000坐標系設置了10年的過渡期。
(二)我國的高程系統
高程基準是推算國家統一高程控制網中所有水準高程的起算依據,它包括一個水準基面和一個永久性水準原點。國家高程基準是根據驗潮資料確定的水準原點高程及其起算面。目前我國常見的高程系統主要包括1956年黃海高程系、1985國家高程基準、吳凇高程基準、珠江高程基準等。
1.1956年黃海高程系
1956年我國根據基本驗潮站應具備的條件選擇青島驗潮站作為我國的基本驗潮站,它位于我國海岸線中部,沒有江河入海口,外海海面開闊,無密集島嶼和淺灘,海底平坦,水深10米左右,驗潮井建立在地質結構穩定的基巖上。1956年9月4日國務院批準《中華人民共和國大地測量法式(草案)》首次建立的國家高程基準為1956年黃海高程系統,該原點1956年黃海高程系的計算高程為72.289米。
2.1985國家高程基準
1956年黃海高程系的建立對同一全國高程有重要意義,但是從潮汐變化周期看,1956年黃海高程系采用的驗潮資料時間較短,不到一個潮汐變化周期(一個潮汐變化周期是18.61年),資料中含有粗差值。確定1985國家高程基準所依據的驗潮資料是1952~1979年青島驗潮站的數據,利用中數法的計算值推算出來的,1987年國家測繪局公布中國高程基準面啟用1985國家高程基準,同時廢止1956年黃海高程系。由于新發布的國家一等水準網點是以“1985國家高程基準”起算的,各級水準測量、三角高程測量、工程測量盡可能與新發布的一等水準網聯測。如果不便于聯測,也可采用全國統一的換算關系。我國不同高程系統的換算關系:
“1985國家高程基準”=“1956年黃海高程”﹣0.029米
“1956年黃海高程”=“吳凇高程基準”-1.688米
“1956年黃海高程”=“珠江高程基準”+0.586米
“珠江高程基準”=“1985國家高程基準”﹣0.557米
“廣州高程基準”=“1985國家高程系”+4.26米
“渤海高程”=“1985國家高程系”﹣3.048米
“波羅的海高程”為前蘇聯國家高程系統,我國新疆境內尚有部分水文站一直使用該高程系,其與1956年黃海高程的換算關系為:
“波羅的海高程”=“1956年黃海高程”﹣0.74米
此外,香港目前采取的高程基準為1980年確定的HKPD,為“平均海面“之下約1.23米。臺灣高程基準以基隆港平均海水面為高程基準面。
本次礦業權實地核查礦業權證上的標高上限和下限是1956年黃海高程基準,根據礦政管理需要,可以直接看做是1985國家高程基準,不必進行換算。控制點能收集到1985國家高程基準的直接使用,原有控制點使用其他高程基準的,可按上述關系換算。
(三)高斯-克呂格投影和橫軸墨卡托投影
由于地球是一個赤道略寬兩極略扁的不規則的梨形球體,故其表面是一個不可展平的曲面。把地球表面的任意點,利用一定數學法則,轉換到地圖平面上的理論和 *** ,稱為地圖投影。目前常用的投影 *** 有高斯-克呂格投影、橫軸墨卡托投影(正軸等角圓柱投影)等。
1.高斯-克呂格投影
高斯-克呂格投影(Gauss-Krüger projection)簡稱“高斯投影”,又名“等角橫切橢圓柱分帶投影”,屬于地球橢球面和平面間正形投影的一種。由德國數學家、物理學家、天文學家高斯(1777~1855)于19世紀20年代擬定,后經德國大地測量學家克呂格(1857~1928)于1912年對投影公式加以補充。該投影按照投影帶中央子午線投影為直線且長度不變和赤道投影為直線的條件,得到高斯-克呂格投影公式。投影后,除中央子午線和赤道為直線外,其他子午線均為對稱于中央子午線的曲線。設想用一個橢圓柱橫切于橢球面上投影帶的中央子午線,按上述投影條件,將中央子午線兩側一定經差范圍內的橢球面正形投影于橢圓柱面。將橢圓柱面沿過南北極的母線剪開展平,即為高斯投影平面。取中央子午線與赤道交點的投影為原點,中央子午線的投影為縱坐標X 軸,赤道的投影為橫坐標Y軸,構成高斯-克呂格平面直角坐標系。
高斯-克呂格投影在長度和面積上變形很小,中央經線無變形,自中央經線向投影帶邊緣,變形逐漸增加,變形更大之處在投影帶內赤道的兩端。由于其投影精度高,變形小,而且計算簡便(各投影帶坐標一致,只要算出一個帶的數據,其他各帶都能應用),因此通常在大比例尺地形圖中應用,能在圖上進行精確的量測計算。高斯-克呂格投影分帶:按一定經差將地球橢球面劃分成若干投影帶,這是高斯投影中限制長度變形的有效 *** 。分帶時既要控制長度變形使其不大于測圖誤差,又要使帶數不致過多以減少換帶計算工作,據此原則將地球橢球面沿子午線劃分成經差相等的瓜瓣形地帶,以便分帶投影。通常按經差6°或3°分為6°帶或3°帶(圖4-1)。
圖4-1 高斯-克呂格投影分帶示意圖
國家規定1∶250000以下比例尺地形圖采用60帶投影,1∶10000以上地形圖采用3°帶投影。6°帶自0°子午線起每隔經差6°自西向東分帶,帶號依次編為第1、2、…、6°帶。3°帶是在6°帶的基礎上分成的,它的中央子午線與6°帶的中央子午線和分帶子午線重合,即自1.5°子午線起每隔經差3°自西向東分帶,帶號依次編為3°帶第1、2、…、120帶。我國的經度范圍西起73°東至1350,可分成6°帶11個,各帶中央經線依次為75°、81°、87°、…、117°、123°、129°、135°,或3°帶22個。高斯-克呂格投影是按分帶 *** 各自進行投影,故各帶坐標成獨立系統。以中央經線投影為縱軸(X),赤道投影為橫軸(Y),兩軸交點即為各帶的坐標原點。縱坐標以赤道為零起算,赤道以北為正,以南為負。我國位于北半球,縱坐標均為正值。橫坐標如以中央經線為零起算,中央經線以東為正,以西為負,橫坐標出現負值,使用不便,故規定將坐標縱軸西移500千米當做起始軸,凡是帶內的橫坐標值均加500千米。由于高斯-克呂格投影每一個投影帶的坐標都是對本帶坐標原點的相對值,所以各帶的坐標完全相同,為了區別某一坐標系統屬于哪一帶,在橫軸坐標前加上帶號,如(4231898米,21655933米),其中21即為帶號,4231898米即為點到赤道的弧長,655933米-500000米為點離開中央子午線123°的弧長。
高斯直角坐標系與數學中的笛卡爾坐標系不同,如圖4-2所示。高斯直角坐標系縱坐標為X 軸,橫坐標為Y軸,α叫做方位角,坐標象限為順時針劃分四個象限。角度起算是從X 軸的北方向開始,順時針計算。這些定義都與數學上和計算機軟件的定義不同。這樣的做法是為了將數學上的三角和解析幾何公式直接用到測量的計算上。
圖4-2 高斯直角坐標系與笛卡爾坐標系的比較
2.橫軸墨卡托投影
某些國外的軟件如ArcINFO 或國外儀器的配套軟件如多波束的數據處理軟件等,往往不支持高斯-克呂格投影,但支持UTM 投影,因此常有把UTM 投影坐標當做高斯-克呂格投影坐標提交的現象。UTM 投影全稱為“通用橫軸墨卡托投影”,是等角橫軸割圓柱投影(高斯-克呂格為等角橫軸切圓柱投影),圓柱割地球于南緯80°、北緯84°兩條等高圈,該投影將地球劃分為60個投影帶,每帶經差為6°,已被許多國家作為地形圖的數學基礎。UTM 投影與高斯投影的主要區別在南北格網線的比例系數上,高斯-克呂格投影的中央經線投影后保持長度不變,即比例系數為1,而UTM 投影的比例系數為0.9996。UTM 投影沿每一條南北格網線比例系數為常數,在東西方向則為變數,中心格網線的比例系數為0.9996,在南北縱行最寬部分的邊緣上距離中心點大約363千米,比例系數:1.00158。高斯-克呂格投影與UTM 投影可近似采用XUTM=0.9996×X高斯,YUTM=0.9996×Y高斯進行坐標換算。UTM投影自西經180°起每隔經差6°自西向東分帶,第1帶的中央經度為﹣1770,因此高斯-克呂格投影的第1帶是UTM的第31帶。此外,兩投影的東偽偏移都是500千米,高斯-克呂格投影北偽偏移為零,UTM 北半球投影北偽偏移為零,南半球則為10000千米。
(四)礦業權實地核查坐標系的確定
本次礦業權實地核查測量采用1980西安坐標系,1985國家高程基準。所有實測成果提供3°帶成果,坐標橫跨兩帶的提供面積較大的一帶成果。主要基于以下考慮:
(1)1954年北京坐標系是前蘇聯1942年坐標網在中國的延伸,和現代通用的橢球體參數差別大,全國是多個網分區平差,分區提供成果。其長軸和現代地球橢球誤差達100多米,坐標系總體精度差。特別是各網的接邊處,其更大接邊誤差可達10多米,使用1954年北京坐標系是當時的歷史條件決定的,現在不宜再繼續采用。
(2)1980西安坐標系采用國際IUGG(國際大地測量和地球物理學聯合會)推薦的1975橢球體,更加符合科學技術的發展。與1979年推薦橢球除了長軸小了3米,其他3個參數值完全一致。采用了JYD1968.0固定平極作為地極坐標原點,用光學觀測技術確定的地極參考系的精度大致為±0.1″。橢球面與似大地水準面在我國境內最為密合。
(3)現有的權威基礎地理數據全部采用1980西安坐標系。從20世紀80年代末我國測繪工作開始采用1980西安坐標系,國家測繪局2000年以來提供的1∶10000、1∶50000基礎地理數據庫為1980西安坐標系,尤其是對礦政管理至關重要的行政區劃勘界成果均采用1980西安坐標系。另外在礦政管理的審批中,有關的規劃圖件及已經啟動的全國第二次土地調查等工作也都采用1980西安坐標系。在所有礦業權都進行實測的大前提下,采用1980西安坐標系和1954年北京坐標系的測量工作量基本上是一樣的。同時,通過本次實測還可求出各礦業權范圍這兩種坐標系的精確轉換參數,為統一的坐標轉換奠定基礎。
(4)采用2000國家大地坐標系的條件尚不成熟,將來由1980西安坐標系轉換為2000坐標系是比較容易的。
(5)1956年黃海高程系已經廢止,國家測繪局不再提供1956年黃海高程系的高程。
測繪項目中,常見的坐標系統有哪些,怎樣選擇?中央子午線的選擇有哪些 注意事項
常見坐標系統有:空間大地坐標系、空間直角坐標系、平面直角坐標系。每個6度帶中間的一條豎線為中央子午線。
坐標系統選擇有以下三種基準:1、國家基準:國家平面控制網是確定地貌地物平面位置的坐標體系,按控制等級和施測精度分為一、二、三、四等網。目前提供使用的國家平面控制網含三角點、導線點共154348個,構成1954北京坐標系統、1980西安坐標系兩套系統。國家高程控制網是確定地貌地物海拔高程的坐標系統,按控制等級和施測精度分為一、二、三、四等網。目前提供使用1985國家高程系統共有水準點成果114041個,水準路線長度為416619.1公里。“2000國家GPS控制網”由國家測繪局布設的高精度GPS A、B級網,總參測繪局布設的GPS一、二級網,中國地震局、總參測繪局、重大測繪項目中國科學院、國家測繪局共建的中國地殼運動觀測網組成。該控制網整合了上述三個大型的、有重要影響力的GPS觀測網的成果,共2609個點。通過聯合處理將其歸于一個坐標參考框架,形成了緊密的聯系體系,可滿足現代測量技術對地心坐標的需求,同時為建立我國新一代的地心坐標系統打下了堅實的基礎。2、平面基準:形成以全市性框架網、基本網為主體,市城市規劃區加密網為補充,建城區工程網為應用的三級基礎平面控制結構體系,實現了各種坐標系統之間的嚴密轉換。3、高程基準(2005年4月啟用的1985國家高程基準):改造和復測了市基本水準網,完善以全市性二等水準網為主體,區域性三等水準網為補充,局部地區四等水準網為應用的三級基礎高程控制網結構體系。
在選擇中央子午線的時候應該先確定圖像的經緯度,然后套合你的矢量數據,把地圖中每間隔經度6度為一個劃分,每個6度帶中間的一條豎線為中央子午線。
測量坐標系的概念
一個點的空間的位置,需要3個量來表示。在傳統的測量工作中,常將地面點的空間位置用其在投影面上的位置(如經緯度或高斯平面直角坐標)和高程表示。由于衛星大地測量的迅速發展,地面點的空間位置也可采用三維的空間直角坐標表示。
(一)地理坐標
以經度和緯度為參數表示地面點的位置,稱為地理坐標。地理坐標系屬球面坐標系,根據不同的投影面,又分為天文坐標系和大地坐標系。
(二)地心空間直角坐標系
以地球質心為原點建立的空間直角坐標系,或以球心與地球質心重合的地球橢球面為基準面所建立的大地坐標系。地心空間直角坐標系屬空間三維直角坐標系。在衛星大地測量中,常用地心空間直角坐標來表示空間一點的位置。地心空間直角坐標系的原點設在地球橢球的中心O,用相互垂直的x,y,z3個軸表示,x軸通過起始子午面與赤道的交點,z軸與地球旋轉軸重合,如圖1-6所示。地心空間直角坐標系可以統一各國的大地控制網,可以使各國的地理信息“無縫”銜接。地心空間直角坐標在全球定位系統(GPS)、軍事、導航及國民經濟各部門得到廣泛應用。地心空間直角坐標系和大地坐標系可以通過一定的數學公式進行換算。
圖1-6 地心坐標示意圖
(三)WGS-84坐標系
WGS-84坐標系是一種國際上采用的地心坐標系。坐標原點為地球質心,其地心空間直角坐標系的z軸指向國際時間局(BIH)1984.0定義的協議地極(CTP)方向,x軸指向BIH1984.0的協議子午面和CTP赤道的交點,y軸與z軸、x軸垂直構成右手坐標系,稱為1984年世界大地坐標系。這是一個國際協議地球參考系統(ITRS),是目前國際上統一采用的大地坐標系。
(四)平面直角坐標系
平面直角坐標系是由平面內兩條互相垂直的直線組成的坐標系。測量上使用的平面直角坐標系與數學上的笛卡爾坐標系有所不同。測量上將南北方向的坐標軸定為 x 軸(縱軸),東西方向的坐標軸定為 y 軸(橫軸),規定的象限順序也與數學上的象限順序相反,并規定所有直線的方向都是以縱坐標軸北端順時針方向量度的。這樣,使所有平面上的數學公式均可使用,同時又便于測量中的方向和坐標計算,如圖1-7所示。
圖1-7 平面直角坐標系
平面直角坐標系的原點記為O,規定縱坐標軸為x軸,與南北方向一致,自原點起,指北為正,指南為負;橫坐標軸為y軸,與東西方向一致,自原點起,指東為正,指西為負。坐標軸將整個坐標系分為四個象限,象限的順序是從東北象限開始,依順時針方向排列為Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ 象限。
平面上一點P的位置是以該點到縱、橫坐標的垂直距離PP′和PP″來表示的。PP″稱為P點的縱坐標,用xp表示;PP′稱為P點的橫坐標,用yp表示。
(五)我國的大地坐標系統
新中國成立后,我國先后采用了兩套平面坐標系。
1.1954年北京坐標系
新中國成立后,很長一段時間采用1954年北京坐標系統,它與蘇聯1942年建立的以普爾科夫天文臺為原點的大地坐標系統相聯系。實際上,這個坐標系統是蘇聯1942年普爾科夫大地坐標系的延伸,它采用的橢球為克拉索夫斯基橢球元素值。由于大地原點距我國甚遠,在我國范圍內該參考橢球面與大地水準面存在明顯的差距,在東部地區,兩面的差距更大達69m之多。到20世紀80年代初,我國已基本完成了天文大地測量,經計算表明,1954年坐標系統普遍低于我國的大地水準面,平均誤差為29m左右。因此,1978年全國天文大地網平差會議決定建立我國獨立的大地坐標系。
2.1980年西安坐標系
1978年4月在西安召開全國天文大地網平差會議,確定重新定位,建立我國新的坐標系。為此有了1980年國家大地坐標系。1980年國家大地坐標系采用地球橢球基本參數為1975年國際大地測量與地球物理聯合會第十六屆大會推薦的數據。該坐標系的大地原點設在我國中部的陜西省涇陽縣永樂鎮,位于西安市西北方向約60km,故稱1980年西安坐標系,又簡稱西安大地原點。基準面采用青島大港驗潮站1952~1979年確定的黃海平均海水面(即1985國家高程基準)。原來的1954年北京坐標系的成果都將改算為1980年西安坐標系的成果。
兩個系統的坐標可以互相轉換,但不同的地區坐標轉換系數不一樣。使用控制點成果時,一定要注意坐標的統一性。
3.2000國家大地坐標系
隨著社會的進步,國民經濟建設、國防建設和社會發展、科學研究等對國家大地坐標系提出了新的要求,迫切需要采用原點位于地球質量中心的坐標系統(以下簡稱地心坐標系)作為國家大地坐標系。采用地心坐標系,有利于采用現代空間技術對坐標系進行維護和快速更新,測定高精度大地控制點三維坐標,并提高測圖工作效率。
根據《中華人民共和國測繪法》,經國務院批準,我國自2008年7月1日起,啟用2000國家大地坐標系。
2000國家大地坐標系是全球地心坐標系在我國的具體體現,其原點為包括海洋和大氣的整個地球的質量中心。2000國家大地坐標系采用的地球橢球參數如下:
長半軸a=6378137m
扁率f=1/298.257222101
地心引力常數GM=3.986004418×1014m3/s2
自轉角速度ω=7.292115×10-5rad/s
2000國家大地坐標系與現行國家大地坐標系轉換、銜接的過渡期為8~10年。現有各類測繪成果,在過渡期內可沿用現行國家大地坐標系;2008年7月1日后新生產的各類測繪成果應采用2000國家大地坐標系。
現有地理信息系統,在過渡期內應逐步轉換到2000國家大地坐標系。
2008年7月1日后新建設的地理信息系統應采用2000國家大地坐標系。
(六)我國的高程系統
地理坐標或平面直角坐標只能反映地面點在參考橢球面上或某一投影面上的位置,并不能反映其高低起伏的差別,為此,需建立一個統一的高程系統。
首先要選擇一個基準面,在一般測量工作中都以大地水準面作為基準面,因而地面上某一點到大地水準面的鉛垂距離稱為該點的絕對高程或海拔,又稱為絕對高度或真高,簡稱為高程。
點到任意水準面的距離,稱為相對高程或假定高程,用H′表示。地面上兩點間高程差稱為高差,用h表示(圖1-8)。
hAB=HB-HA=H′B-H′A
由于受潮汐、風浪等影響,海水面是一個動態的曲面。它的高低時刻在變化,通常是在海邊設立驗潮站,進行長期觀測,取海水的平均高度作為高程零點。通過該點的大地水準面稱為高程基準面。以設在山東省青島市的國家驗潮站收集的1950~1956年的驗潮資料推算的黃海平均海水面作為我國高程起算面,并在青島市觀象山上的一個山洞里,建立了一個與該平均海水面相聯系的水準點,這個水準點叫作國家水準原點。用精密水準測量 *** 測出該原點高出黃海平均海水面72.289m。原點是以堅固的標石加以相應的標志表示的,它就是推算國家高程控制點的高程起算點。這個高程系統稱為“1956年黃海高程系”。全國各地的高程都是依此而得到的。
圖1-8 絕對高程和相對高程示意圖
1985年,國家測繪局又根據1952~1979年間連續觀測的潮汐資料,推算出驗潮井口橫安銅絲距黃海平均海平面的高度為3.571m,即該橫安銅絲以下3.571m為平均海水面。1980年,用精密水準測量的 *** 測得橫安銅絲與青島水準原點的高差為68.689m,從而求得青島水準原點的高程為
H0=3.571+68.689=72.260(m)
于1987年5月正式通告啟用,并以此定名為1985國家高程基準,同時“1956年黃海高程系”即相應廢止。各類水準點成果將逐步歸算到“1985國家高程基準”上來。所以,在使用高程成果時,要特別注意使用的高程基準,防止錯誤。
“1985國家高程基準”與“1956年黃海高程系”比較,驗潮站和水準原點的位置未變,只是更精確,兩者相差0.029m(1985國家高程基準“低”0.029m)。
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