【转】大地测量系统和参考框架

    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。与大地测量系统相对应，大地参考框架有三种：坐标参考框架、高程参考框架和重力测量参考框架。

（1）大地测量坐标系统和大地测量常数

    大地测量坐标系统根据其原点的位置不同分为地心坐标系统和参心坐标系统；从表现形式上又分为空间直角坐标系（x、y、z）和大地坐标系（B、L、H），注：大地高H是指空间点沿椭球面法线方向至椭球面的距离。

    地心坐标系产生背景：20世纪50年代之前，一个国家或一个地区都是在使所选择的参考椭球与其所在地区的大地水准面最佳拟合的条件下，按弧度测量方法来建 立各自的局部大地坐标系的。由于当时除海洋上只有稀疏的重力测量外，大地测量工作只能在各个大陆上进行，而各大陆的局部大地坐标系间几乎没有联系。不过在 当时的科学发展水平上，局部大地坐标系已能基本满足各国大地测量和制图工作的要求。但是，为了研究地球形状的整体及其外部重力场以及地球动力现象；特别是 50年代末，人造地球卫星和远程弹道武器出现后，为了描述它们在空间的位置和运动，以及表示其地面发射站和跟踪站的位置，都必须采用地心坐标系。因此，建 立全球地心坐标系（也称为世界坐标系）已成为大地测量所面临的迫切任务。

    大地测量常数是指地球椭球的几何和物理参数，它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。大地测量常数包括：地心引力常数、地球赤道半径、地球扁率、地球动力构型因子、地球标称平均角速度、地球平均赤道重力等。

（2）大地测量坐标框架

    参心坐标框架：坐标原点位于参考椭球中心，由天文大地网实现和维持，是区域性、二维静态的坐标框架。如我国的1954北京坐标系和1980西安坐标系。

    地心坐标框架：坐标原点位于地球质心，由空间大地测量技术手段实现与维持，是全球性的、三维动态的坐标框架。如我国的2000国家大地坐标系。

 

（3）高程系统和高程框架

    高程基准：高程基准定义了陆地上高程测量的起算点，一般可通过验潮的方式，确定海水面的平均位置作为高程基准。

    我国使用了两个高程基准：

    1956黄海高程系：7年的验潮结果，水准原点高程为72.289m；

    1985国家高程基准：近19年的验潮结果，水准原点高程为72.2604m。

    高程系统：我国高程系统采用正常高系统，正常高的起算面是似大地水准面。

    高程框架：是高程系统的实现。我国的高程框架由国家二期一等水准网以及复测结果来实现。国家高程框架分为四个等级，分别定义为一、二、三、四等水准控制网。另外一种高程框架形式是通过似大地水准面精化来实现。

　  大地水准面：由 静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面。它是重力等位面，即物体沿该面运动时，重力不做功（如水在这个面上是不会流动的）。大地水准面是指与全 球平均海平面（或静止海水面）相重合的水准面。大地水准面是描述地球形状的一个重要物理参考面，也是海拔高程系统的起算面。大地水准面的确定是通过确定它 与参考椭球面的间距--大地水准面差距（对于似大地水准面而言，则称为高程异常）来实现的。
    似大地水准面是从地面点沿正常重力线量取正常高所得端点构成的封闭曲面。似大地水准面严格说不是水准面，但接近于水准面，只是用于计算的辅助面。它与大地水准面不完全吻合，差值为正常高与正高之差。但在海洋面上时，似大地水准面与大地水准面重合。

（4）重力系统和重力测量框架

    重力测量就是为测定空间一点的重力加速度。重力基准就是标定一个国家或地区的绝对重力值的标准。重力参考系统则是采用的椭球参数及其相应的正常重力场。重力测量框架是分布在各地的若干绝对重力点和相对重力点以及若干条基线组成。

（5）深度基准

    深度基准面的选择与海区潮汐情况 相关，常采用当地的潮汐调和常数来计算。深度基准可采用理论深度基准、平均低潮面、最低低潮面或大潮平均低潮面等。1956年前我国采用了最低低潮面、大 潮平均低潮面和实测最低潮面等为深度基准；1957年后采用理论深度基准面作为深度基准。

    潮汐调和常数将实测潮位资料分解出许多分潮，所求出每个分潮的平均振幅和迟角值。

    海图及各种航道图中水深的起算面。亦称 “海图深度基准面”和“水深零点”。它是取8个主要分潮的调和常数，计算求得的理论上的潮高值，它在当地平均海平面以下。