GPS WGS84坐標與地方獨立坐標系轉換的研究

1、gps+wgs84坐標與地方獨立坐標系轉換的研究(1) 北京交通大學 碩士學位論文 gps wgs84坐標與地方獨立坐標系轉換的研究 姓名：沈明明 申請學位級別：碩士 專業(yè)：攝影測量與遙感 指導教師：楊松林 20060301 中文摘要 髓罄技術靛發(fā)震，出予蕊鬻髓廉、快捷、無逶程要求鮑特點，這項技術也越來越受到工糕上的廣泛滾襁。隧之箍來藏是蜘傅將的測量成果轉換至她蘑局部控制網，接之滿足工程建設豹需要。 本文介紹了的概況，漢及熬工程贏用中所西臨的具體閩題：翅韉鼴決將一坐標系下的象瓣位置轉換到地齷上的工程獨立坐標系中，使之滿足工程建設豹鬻溪。 文章詳細滔述了速球坐標系秘魏球櫞球以及舞麟投影戇壤念，著

2、整分撼了離薪耋受彩遵簇串子午線收斂器窿辯長度變形。鬻簿仔纓勞攢了離疆系統(tǒng)孛酶丈蟪離幫委鬻商系統(tǒng)良及我強懿高程基準瑟。 針對聰一坐標戡及遺方獨立坐標系的不囂特點以及轉換過程中趲現(xiàn)豹子午線收斂葶囂齏斯交辯，據(jù)嫩了建立地方獨立坐標系確定原則以及如何建立地方獨立坐標髹。瀨過對三種不同參考橢球、如的弓入，論逮了三種不閹的轉換模型。 文章最后通過一個具體的工稷嶷例，并續(xù)合工程的具體情況，對轉換摸黧遴行了驗涯，績巢表胡，齡撼輟離熬翊對耪廢，可毆充分羈羯褒建方羲立坐耘系下豹工程按鍘瓣翁謹浚孛。這在小蓮翟魏蕤工按鍘游鬟巾毒綴顯著翦實愛意義?！娟P鍵字】（全球定位系統(tǒng)）、黼期投影、獨立坐標系、坐標轉換 （），舀玨粒

3、趣沁攮至， 仃 曲，印舯擊？。 ，礁骶嘲潮剃童氈霹鞠蚶圭，鰣垂蛐曲珊圭曲垂曲玎棚玨 越鵲幻船獫確重蠢溉，蠢】玨印把，“酣印。玨玨磚 咒，靶（、） ，托 印，）協(xié)飛冊罐硅確堍齠如辨咖柵， 砌印加慚期扛珈碰鑫翻矗鞋 （：，甜 緒論 第一章緒論 論文的選題背景與現(xiàn)狀 。概述 是美函國防部繼之螽主持發(fā)展的全球定位系統(tǒng)，年開始正式工作衛(wèi)星，年全部顆衛(wèi)星部署完畢，整個系統(tǒng)全面建設，并投入運用。一開始，這一系統(tǒng)是為了軍事上的導航應用，但以后的發(fā)展卻遠遠超出了設計嘗的本意，戈其是剩靂載波相位濺量實現(xiàn)了薅精度的相對定位，使測量定位技本出現(xiàn)了重大突破。能在全球范圍內為眾多瑁戶提供高精度、全天候、連續(xù)實游的三維定位

4、、三維測遴和時間基準，鴦日之其方便靈活、易于營及推廣的特點，能滿足各方面用戶的需要，因此技術已是一種全能型的大地測爨技術。 系統(tǒng)有三個組成部分： ）空闖部分：即由顆工囂衛(wèi)星和顆在軌套用衛(wèi)星綴成（）衛(wèi)星星痙，主要向嗣戶設備掇供測魏信號和數(shù)擐電文； ）攆作控制部分（）：鄯縫灝益控系統(tǒng)，包括一個主控站、三個注入站和五個艇測站，主要對翌星佟跟蹤和維護，并對衛(wèi)星的健康狀況、信號的完好性和衛(wèi)星的軌道布局進行監(jiān)控，更新衛(wèi)星的時鐘校正量和星歷，提供定位、定速、定時（）的重要參數(shù)； ）碟戶設備部分：通常稱為接收機，由個主要單元繯殘：天線、信號處理控糊器、輸入輸出裝霞和電源。用來攤獲按一定歪星高度截止角所選擇的衛(wèi)

5、蓬信號，舔蹤這些衛(wèi)星的運行，對所接收劐的衛(wèi)璧信號遴彳亍變換、放大和處理，測爨出信號從衛(wèi)星到接收桃天線的傳播時聞，解譯出導航電文，以進行定位、定速、定時（）【。當初，設計的主要目的是用于導航、收集情報等軍事目的。經 京交通大學磧士學拉論文 過后束的應用開發(fā)，不僅能夠達到軍事要求，而且能夠進行毫米級甚至受嵩糖度的靜態(tài)擺對定位，米級至蓬米級穰渡的動態(tài)定位和速度淵量，以及毫微秒級糖度的時聞測量。磷究及應翊實踐證明拉，相對定位的精度在以內可以達到缶，一可達，在以上可以達到母，在工程精密定位中，小時以上靜態(tài)觀測的位置誤差小于。目前，以內的靜態(tài)定位僅需要一分鐘；快速靜態(tài)定位測量時，當每個流動站與基準站相距在

6、以內時，流動站雙測時趣僅霈分鈍；動態(tài)定靛測量，流動濰出發(fā)薅溉測。分鎊，然愛霹班實對定位測塞，每懿觀測僅需凡移鐘。又由于葵騫觀測時間短、測站閩無霰通視、可提供高精度的三維坐標、操作簡便、全天候作業(yè)、多功能等特點，因此展現(xiàn)了極其廣闊的應用前景。定位原理 顆衛(wèi)星在離地面萬千公里的高空上，以小時的周期環(huán)繞地球運行，使得在任意時刻，在地面上的任意一點都可以同時觀測到鬏鼓土匏邀星。 耄于蛋星的稼置精礁可知，在觀測孛，我弱可褥至衛(wèi)星到接收機的距離，利用三維坐標中的距離公式，利用顆衛(wèi)星，就可以組成個方程式，解出觀測點的位覆（，）?？紤]到衛(wèi)星的時鐘與接收機辯鐘之闖的誤差，實際上有個宋知數(shù)，、稻鐘蓑，因而需要引入

7、第顆衛(wèi)星，形成個方程式進行求解，從而得至躐測點的經緯度和瘸穰。 事實上，接收祝往往霹戳鎖餒耬以上的衛(wèi)星，這時，接收機可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組，每組顆，然后通過簿法挑選如誤差 緒論 最小的一組用作定位，從而提高精度。 由于衛(wèi)星運行軌道、衛(wèi)星孵鎊存在誤差，大氣瓣漉層、壤離層踺鑲號的影響，以及人為的保護政策，使得民用的定位精度只有米。為提高定位精度，普遍采用蒸分（）【技術，建立基準站（差分臺）進行觀測，季瘸已知的基準站精確坐括，與觀測僮進行比較，從而得出一修正數(shù)，并對外發(fā)布。接收機收到該修正數(shù)后，與自身的觀測值進行比較，消去大部分誤差，得到一個比較準確的位置。實驗表明，翻用差分，定盥耪度可提高到

8、漲“。 的測量模式及其應用 蘧著豁技術的進步和接收桃的迅速發(fā)展，鶼在測量定像領域已得到了較為廣泛的應用。但是，針對不同的領域和用戶的不同要求，需要采用的具體測爨方法是不一樣的。一般來說，測量模式可分為靜態(tài)測鱉移動態(tài)濺量兩靜模式，麗靜態(tài)測量模式又分鬻援靜態(tài)測量模式和快速靜態(tài)測量模式，動態(tài)測量模式分準動態(tài)測量模式（后處理動態(tài)，走走停停）和實時動態(tài)測量模式，實時動態(tài)測量模式分和方式。下弱分鞠奔纓各種測量模式豹特點及應溺： 、靜態(tài)測量模式 這種模式采用兩臺（或兩臺以上）接收機，分別安置在條或數(shù)條基線瓣兩端，瓣步觀測頹以上衛(wèi)星，每對段根據(jù)基線長度和測量等級觀測分鐘以上的時間。這種模式一般可以達到珊十或更

9、高的相對定位精度。常用于建立全球性或國家級大地控制嘲，建立地殼運動監(jiān)測懲、建立長距離鹼?；€、進行島嶼與大陸聯(lián)測、鈷并定位及精密工程控制網建立等。 北京交逶大學碩士學位論文 、快速靜態(tài)測量模式 這種模式是在一個融翅溯站上安囂臺接收機律為基準站，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)鬃。移動站接收機依次到各待測測站，每測站觀測數(shù)分鐘。這種模式常用于控制網的建立及其加密、工程測量、地籍測量等。需要注意的是這種方法要袋在觀測時段內礁保有顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動點與基準點相距應不超過。 、準動態(tài)測量模式 這種模式是在一個巴知測站上安黌一臺接投機終為基準站，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星。移動站接收機在進行初始化后依次到各待測測站，

10、每測站觀測幾個歷元數(shù)據(jù)。這種方法不同于快速靜態(tài)，除了觀測時閏不一樣秘，它要求移動站在搬蛄過程孛不能失錟，莠且需要先在已知點或用其它方式進行初始化（采用有功能的軟件處理時例外）。 這種模式珂題于開涸攮區(qū)豹加密投制褒量、工程定位及碎部溯量、剖面測量及線路測量等。需要注意的是這種方法要求在觀測時段內確保有顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動點與基準點相距，點不超過。 另鄉(xiāng)，騫一種連續(xù)動態(tài)測量，纛禳于這猙模式。這靜測量楚在個基準點安置接收機連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星。流動接收機在初始化后開始連續(xù)運動，并按指定的時間間隔自動記錄數(shù)據(jù)。這種方法常用于糟密測定運動目標豹軌跡、測定遂路的中心線、截鞭測量、舷遴測量等。 、蜜時動

11、態(tài)測量模式：和 藏匿所述測量方法都是在采集完數(shù)據(jù)后震特定豹螽處理軟傳進幸亍處理，然后才能得到精度較高的測黛結果。而實時動態(tài)測量則怒實時得到高精度的測量結果。這種模式具體方法是：在一個已知測站上架 緒論 設基準筵接收概和數(shù)疆鍵，連續(xù)跟蹤瓣宥可見衛(wèi)星，弗通過數(shù)據(jù)鏈向移動站發(fā)送數(shù)據(jù)。移動站接收機通過移動站數(shù)據(jù)鏈接收基準站發(fā)射來的數(shù)據(jù)，并在機進行處理，從而實時得到移動站的高精度位置。 黔印實時差分測量，精廢為亞米級至米級，這種方式建基準站將基準站上測量得到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)揭苿诱荆苿诱窘邮盏綌?shù)據(jù)質，自動進行解算，得到經差分改正以后的坐標。 豫列是以載波相位理測量為掇攝的實時差分測量，它建測量技術

12、發(fā)展中的一個新突破。它的工作思路與相似，只不過是基準站將觀測數(shù)據(jù)發(fā)送到移動站（而不是發(fā)射數(shù)據(jù)），移動站接收機再采瓣更先進弱在轆處理方法逐行處理，從而得到糖度比高褥多的實時測量結果。這種方法的精度一般為膜米左右。 年代中期，我國引進接收機，并應用于各個領域。多年來，我匡的漠繪工作者褒定位基礎理論研究和應用開發(fā)方蟊作了大量的工作。一些大規(guī)模、高精度的網相繼建立，主要包括：國家、級網，總參測繪局布測的國家一、二級網，中國地殼形交整測網，區(qū)域瞧豹施球形交簸測網相中蓬撬殼運動監(jiān)測網。這些高精度網為我闌新一代地心坐標系的建立、區(qū)域性地殼形變分析、大地測量、工程測鬣、地震預報、氣象學研究、地球動力學研究等產

13、生了臣大酶推動作掰。隨羞庶用領域的相關理論不瞬絨熟，技術的不斷完善，又由于技術所具有的高精度，全天候，高效率，多功能，操作簡便，費用省，勞動強度低等優(yōu)點，技術廣泛應用在軍事、交逶、郵電，地礦、煤礦、石油、建筑以及農業(yè)、氣象、土地管理、金融、公安簿各個部門和行業(yè)，在航空航天、測時授時、物理探礦、姿態(tài)測定等領域，也都開展了技術的研究和應用。此外在測繪領域，又基于測量不娶求通援，只翥測站上空開闊即可豹特 北京交通大學碩士學位論文 點，極大的推動了測繪行業(yè)的發(fā)展，在大地測量、工程測量】、航空攝影測量、海洋測量、水下地形測量等領域應用極為廣泛。我國已建成了北京、武漢、上海、西安、拉薩、烏魯木齊等永久性的

14、跟蹤站，進行對衛(wèi)星的精密定軌，為高精度的定位測量提供觀測數(shù)據(jù)和精密星歷服務，技術的應用正向更深層次發(fā)展。 控制測量在應用中的遇到的問題 （全球定位系統(tǒng)），作為新一代的測量高新技術，在各個領域中發(fā)揮了重要的作用。技術在中國工程測量領域的應用雖然起步較晚，但自引進后，從相對靜態(tài)定位到實時動態(tài)定位（）【捌，其應用可謂方興未艾。應用進行工程測量工作具有速度快，精度高，費用省，勞動強度低等優(yōu)點。應用實踐已經證明【，相對定位精度在以內可以達到。，（可達，在以上可以達到曠，在工程精密定位中，小時以上觀測的解其平面位置誤差小于舢，在與電磁波測距儀測定的邊長比較，其邊長較差最大為唧，較差中誤差為珊。而且，隨著系

15、統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更新，目前，以內的相對靜態(tài)定位僅需要。分鐘，快速靜態(tài)相對定位測量時，當每個流動站與基準站相距在以內時，流動站觀測時間只需分鐘；動態(tài)相對定位測量時，流動站出發(fā)時觀測分鐘，然后可以隨時定位，每站觀測儀需幾秒鐘，大大提高了作業(yè)效率，降低了勞動強度。此外，測量不要求通視，只需測站上空開闊即可。因此，現(xiàn)在澳量在大地測量和工程測量領域的應用越來越廣泛。 以前的大地測量和工程測量的大量成果都是基于年北京坐標 緒論 系和年國家坐標系。但定位成果是屬于一坐標系。出經典的七參數(shù)轉換模型商爾莎一沃爾夫模型可以知道，要想獲得兩者之間的轉換參數(shù)，至少需要個公共點的三維坐標。我國大地控制嘲的平面網

16、和商程網是分開布設的，即平面控制點的和（即和）精度較高麗融精度較低，齏程控潮點馕的精度較高兩平殛坐標精度較低，甚至根本沒有平面嫩標。三維空間坐標，中的每一項均是其平面坐標和高程的函數(shù)。因此在這種情況下，不能用模型秘摸型求解個空閱坐櫥轉換參數(shù)，否則乎囂坐標和高程坐標精度的不一致必然會對參數(shù)求解產生不利影響。此外，在由大地嫩標向高斯平麗坐標進行投影轉換的時候，投影產生的長度變形察方向變形箍著鼯中央經線豹級菱增大瑟增大。一條近的邊在距中央子午線時，投影長度變形可達，方向變形達”。這種較大的投影變形是非線性的，破壞了高斯平面的旋轉關系。 因此研究鱺霉坐標系與國家舷栝、地方獨立坐標系之間豹轉換關系將有煎

17、大的實際意義，同時它也是國家外國專家局資助課題“全球定位系統(tǒng)（）土術工程應用集成軟件系統(tǒng)”的一個部分。 囂翦，強雛廣泛采羯的是模型和模型，這也是相似交換擻基本的轉換模型【】。此外，年捕又推出了一種相異的模型，他將坐標系統(tǒng)的定向誤差與地面網的定向誤差視為兩個楣區(qū)別的概念，從而變?yōu)閰?shù)模型；年釋【和例提出了一種新的轉換模型，他們將全球衛(wèi)星網與多個地面網合并計算，可以同時確定各參心坐標系相對地心坐標系的轉換參數(shù)，但是轉換參數(shù)也變得更多，有令。這些模型的主要區(qū)別在予，其中有關參心坐標系的定向參數(shù)和表達網的系統(tǒng)誤差參數(shù)的弓入方法不同。 北京交通大學碩士學位論文 我國予年代束年伐初舞始弓入器技術。在擎標轉

18、換實際應用方面主要也是基于上述模型。武漢測繪大學（現(xiàn)武漢大學）在此基礎上提出了一個武測模型【“。結合我國的實際情況中科院測量及地球物理研究所先后提出了一些求解轉換參數(shù)的實用方法，主要是根據(jù)我國的實際情況，將平隨和高程分開考慮。此外國內的一些學者和專家也迸一步研究提出了一些算法來優(yōu)訖轉換精度科蚍毗“。這些在滿足一定禧度要求的情況下都褥到攘好的應用。毽在大豢豹工程中這一糖度藏很難滿足要求。 研究的目的及意義 近幾年來，隨著豳民經濟的不斷發(fā)展，翻家在基礎設施建設上的投入也在加大。以其相對定位精確、方便、快捷受窩很多工程單位豹青淶。坐標隨魄方獨立坐標系轉換時，般幫班國家參考橢球作為過渡，也就是二筒提到

19、的莫洛金斯摹模烈，然后采用多點重合轉換的方法。在此轉攘過程中存在以下幾個問題。 ）單點定位的精度不高造成的尺度參數(shù)和旋轉參數(shù)精度不夠；）由于大地水準面起伏，致使大地高和橢球高不致； ）地方獨立舷標系與北京坐標系嵩斯投影蘧不在同一水平上；）求解過程中轉換參數(shù)相互干擾，攝滾求準； ）坐標、北京坐標和地方獨立嫩標的精度和要求不一致。差分的鼴著特點是相對定位精度極高，而工程控制中所需要的也正是這種高精度的相對定位。本文研究的目的就是解決如何將的高精度的相對定位應用到我們工程控制中，從而與工程控制測量很姆逖結合起來，充分發(fā)揮耱對定位的儻勢。 緒論 。研究內容 本論文的囂標是研究在上述轉換模型中影響轉換精

20、度的各種爵素，弗結合虢捌熬大她坐標系的特點提出適用予工程局郝控制網的坐標轉換方法。 論文包括毅凡個方菏： 、對匿內外現(xiàn)有的坐標轉換模型進行系統(tǒng)地研究，分析各種參數(shù)對轉換精度的影晌，重點研究大地高程誤蓑對坐標系平移參數(shù)和尺度參數(shù)的影響。 上述參數(shù)轉換模型申都是以空潤袁角坐標表達的。酋先必須將地面闞點的參心坐標換算成相應的空間坐標。這樣大地高程的誤差將會蠢接影響剩所計算的空間壹角坐標的精度，進兩影確到掰求轉換參數(shù)的精度，弼大地商程誤差鼴遺成目前轉換精度不高的最主要原因。 、駢究大地坐標在高斯投影：逯程中的距離和方向變形，爨黲在工程控制嘲中減少變形誤差影響的方法。在贏斯投彰過程中，投影的變形很小，一

21、觳情況下可班忽略不計，兩個努標系之聞的投影交形之差不是產生平面轉換誤差的主要原因。主要原因是子午線收斂角和投影長度變形。 、研究細何提高轉換的精度，使之滿足工程控制悶的要求。 、通避實例驗證轉換模型。 北京交通大學碩士學譴論文 第二章坐標系基礎毽論 地球坐標系和地球橢球 地球形狀的數(shù)學模型和物理模型 大地水準筒具有物理意義的地球形狀的一種幾何表述 地球的自然平面極不勰則，然兩其贏低起扶相對予地球如此龐大的體積（半徑約為脅）囂言，畢竟屬于微小璧，兩且迪球自然表麗大部分是海洋（），在一定的假設下，若把平均海平面看作為只受地球重力影響作用的自由運動的均質流體達到平衡狀態(tài)后的一個面，那么它就成為地球蘸

22、力場的一個等位面，設想將其擴展延伸至大陸下面，這樣就形成了一個連續(xù)閉合的曲面，露具有水準面的全部特性，稱之為大地水準筒。大地水準面贗包圍的形體稱為大地傣。不難看出，大地俸與真實的鮑球在大小、形狀方西跫十分接近的，因臣大羹睦水猴面可以看成地球形狀的一個近似的幾何表述。閹時，大地水準面又是處處與其上的重力方向（即鉛垂線方向）正交的一個客觀存在的物理面，具有長期不燮的穩(wěn)定性，因此適宜于作為地面點高程的起算面，是測定和研究地球自然表面形狀的參考面。 從理論上說，大地永準面是相對全球弼富的，應具有其唯一性，然瑟，不同國家和熄區(qū)依據(jù)各叁定義的平均海平面所確定豹大地水準瑟卻不盡一致。嚴格地講，平均海水面也并

23、不是重力等位面，存在著海水面的傾斜，區(qū)域性大地水準面之間的差舞可能達到。以厘米級的精度確定全球大地水準面，以分米級的精度確定我國的區(qū)域性大地水準面，今后仍是大地測量學的一項重要麗迫切的任務。 參考橢球霞 作為重力等穰瓣的大地本準面雖然耍比璁球自然表面平港德多，但 坐標系鏊硪理論 是它的形狀仍然并不規(guī)則，如果用數(shù)學式來描述，則要采用含有難以鞋數(shù)匏許多項豹函數(shù)才能保涯其足夠的嚴密性，顯然它不能作為國家大地測置計算的基準顢。 其霞，滿足一定條件的旋轉橢球面十分接近于大地水準麗。因為大地水準程的睦瑟方纛就是等于菜一確定常數(shù)的重力位的表達式，若將地球弓力位的展開式只取至零階郛二階帶諧項，大地水準面的曲面

24、方程可化算為旋轉橢球面的標準形式，其長半徑則為地球的長半徑，麗其窟率則為 丟（”。魯） 為地球的引力常數(shù)。（叫）式中；為二除帶諧系數(shù)，。為地球舞轉角速度，塹為墟球豹總質量， 由于引力位的展開式中，其它階的系數(shù)值都只有二階帶諧系數(shù)的千分之一左右，它們不足激髟稿大地水準面與其相應的旋轉橢球裙接近的總態(tài)勢，只是造成大地水準面與其相應的旋轉橢球面之間局部形狀上的差異。對于一般的水準面而言，同樣也是熏力等位面，只是不同的承準僂，其重力位掰栩應的常數(shù)也不同，因鼗也都是近似于萁相應的旋轉橢球面。 各個國家和地區(qū)采用各自的區(qū)域性大地水準筒，最佳擬和于某一區(qū)域性大遮永準面的旋轉糖球面，一般稱為參考熊球面，作為一

25、種形狀規(guī)則的數(shù)學曲面，它的形狀和大小以由其幾何元素，即長半徑和偏心率（或扁率）憲全確定下來。作為一種地球橢球，還必須確定它與所在遮區(qū)的大穗體豹相對證囂關系，須實現(xiàn)參考糖球的定位和定向，使參考橢球面能夠代表該地區(qū)的大地水準麗。國家參考橢球面作 京交逶大學碩士學位論文 為以往國家大地測量計算的基準面，其橢球幾何元索的選定以及橢球的定位和定自豹確定跫和翻家大地坐標系豹建立有著密切的關系。由此確定的參考橢球面只適用于所在的局部地區(qū)。由于在橢球中心位置的確定（定位）中并不要求與地球質心（地心）相一致，因此橢球中心與趣心之間往往存在較大的偏離。 參考橢球面雖然沒有任何物理意義，但當參考橢球面確定以后，就能

26、將地表黼形狀分解為不規(guī)則部分和規(guī)則部分，前者為地面點到橢球面的大地贏，后者矍習是區(qū)域往大地水準西相對予橢球囂的大地承準疆差距，而可分別加以研究。 由于常規(guī)測量技術爿；能精確地測定和推求大地高，因此國家參考橢球地作弱主要體現(xiàn)在二維方面，即森匿家參考撩球謠上測定及推算霆家大地控制點的大地經緯度。為此還須先將以垂線方向和水準面為依據(jù)的地面觀測元素歸算至參考橢球面上?？梢姡凹覅⒖紮E球面就成為國家大地測量計算的基準面。 為測制平面的地圖并為簡化實用，的測量計算，所需要的是平面點位坐標，因此還需要將橢球面上的按照一定的數(shù)學法則及測量上的要求投影至平面上，此對撩球面作為地球投影的參考蘑。 技術的應用使參考

27、橢球面作為計算的基準麗的作用大大地降低了，通過測量可以直接獲取在坐標系下的三維直角嬲標。韭匕類基線自量觀測焦弗不以測站上的垂線和水準弱為芨據(jù)，在測站上安置接收機時，固然也需要對中、熬平并量測天線高，但這只是為了將所需要的基線兩端由實測時的天線相位中心通過天線高規(guī)劃為標識中心，并盈天線的高度又比較小?；€向量鼴測值可壹接在三維坐標系中平豢，不一定需裝以參考橢球皤為計算的基準面。當然，為了由定位技術獲得通用的平面坐標，還是需要將滿足某些條件的橢 坐標系基礎理論 球面作為過渡。在此，橢球面就起著投影參考面的作用。 在常規(guī)測量中，測定水平免、薰測水平距離、測定高差都是戳菜一水準面為測量所依據(jù)的基準面。

28、觀測水平角時，置平經緯儀就是使儀器的縱軸與通過標石中心的鉛垂線棚熏合，從而使水平度盤位于通過度盤中心豹水準面的切平囂上，因戴，掰測得豹水平蹙正是魏準線在水準面上投影之間的夾角。所謂水平距離也是指斜距投影在某一水準面上的距離，至于水準測量所得高麓，就是過這蹲點的水準面間的垂直距裹。 平均地球橢球面最佳擬裔于全球大地水準面且為正常位面的旋轉橢球面 （）磁豢撩球 由上可知，從幾何形狀上來比較，大地水準面十分接近于某一旋轉橢球面。而從地球物理方面來看，地球重力場也十分接近某一旋轉橢球髂薺產生的重力場正常重力場。由于要秘戒重力場，該旋轉橢球僅有幾何參數(shù)是不夠的，還須具有確定的質量和恒定的繞短軸旋轉的角速

29、度作為物理參數(shù)，從而就能產生引力、旋轉和離心力，此橢球表面就建正常重力場中一個水準薤（等位兩），此橢球就稱為正常橢球，也可稱為等位橢球、水準橢球。難常橢球表面上正常重力。可以用下式求德： （） 式中，兒、如分別是赤道及兩極處的正常重力，可以宙正常橢球豹四個基本參數(shù)求得，、為正常橢球的長短半徑。雁常橢球作為等位面旋轉橢球體，是物理大地測量中引進的一 京交通大學碩士學位論文 個虛擬的數(shù)學物理模型，它既有規(guī)則的幾何形體，又有其物理意義，正常礁球頑已經成為酉葑究港球重力場的參考箍。已知豹正常重力經可作為地球外部重力位的一個近似，其間的差異即為擾動位： 一 由姥幫可耱求解歸結為求解一個微小量。為了減小的

30、數(shù)值，以利求解，正常橢球的確定，除了在幾何影體上選擇了旋轉橢球外，在個基本參數(shù)的選定上也簧求與實際的地球參數(shù)相一致，而且還對橢球馳定位和定淘提出了要求，卻撩球中心與她心盡可能一致，橢球短軸與地球平自轉軸平行，橢球面上大地起始子午面與格林尼治大地子午面平行。 至予疆個參數(shù)，霹采用不囿的參數(shù)綴合，現(xiàn)在國酥上通溺的個參數(shù)即年第屆大會通過的該組參數(shù)值為（稱為年大地參考系統(tǒng)）： 玨托，五囂。裙噸，洚“， 我國年大地坐標系則采用年第屆大會推薦的橢球參數(shù)，其中除外，其余三個參數(shù)與上囂相同。 （）平均地球橢球 其表面最佳擬合于全球大地水準面的旋轉橢球稱為平均地球橢球，也就是說，所確定翡平均造球橢球須使全球范圍

31、肉的大地永推瓣差距的平方和最小，可用數(shù)學式表示為： 去（艿，）薩（） 式中，（，）表示經緯度為，處的大蟪水準麗裝距，。為相應子整個地球表面的單位球【。如此定義平均地球橢球，可以證明它媳有 坐標系基礎理論 以下性質： ）它即時正常橢球，其表面正是等位廄，其上與大地水準面上具有框同的蓖力位； ）其中心與地心重合，其總質攫等于地球的質最； ）作為旋轉軸的短輔與氌球旋轉軸重舍，并吳存與之相同的角速度； ）其正常重力場具有與地球重力場相同的二階帶諧系數(shù)。 正常橢球和平均地球橢球都在全球范圍內提供了統(tǒng)一的地球數(shù)學物理模掇。尤其建平均稀球面既是一個重力等位面，又能最僥擬合于大地水準面，這對于研究地球形狀含地

32、球重力場都是非常有利的。 平均海乎黼和海面縫形 區(qū)域性大地水準面是由平均海水面所確定的。平均海水面的實際求定則是在嗣一驗潮站上取令時期的潮位（瓣拜于海面）的平均瑤。這一時期至少是一個驗潮周期（小時），可以是個月、個月或年；從理論上說，最好是年。由年驗潮縮柒求得的平均海水面，其互差一般在幾個膛米以內。例如我圈年國家高程基準與年國家高稷基準中所取得的黃海平均海水面實際只是相差左右。 然而，潮汐、氣壓、海水密度、河流入海的漲落、海流方向的變化等諸多霸素都在影響平均海面的變化。平均海水面實際上并不能看作是處于完全靜止的平衡狀態(tài)的海水面，其問的差異稱為海面地形。海面地形中的穩(wěn)定部分可稱為靜態(tài)海面地形或者似靜態(tài)海面地形，隨時變化的部分稱為瞬時海面地形或者動態(tài)海面地形。由于大多數(shù)驗潮站都位于糖有相當大的陸地塊的海岸線上，海璇遺形的特征就更復雜。各驗潮站各自所得的平均海面因所含的海面地形不同，就會形成較大的偏差，例如我圈沿海海潞的總趨勢是南高托低，最大相差數(shù)十厘米。