浅谈大地测量在生活中的应用

工程管理
42 2015年18期浅谈大地测量在生活中的应用
王松文刘晖
天津市测绘院滨海分院,天津 300350
摘要:大地测量是为研究地球的形状及表面特性进行的实际测量工作。其主要任务是建立国家或大范围的精密控制测量网。为大规模地形图测制及各种工程测量提供高精度的平面控制和高程控制,为研究地球形状和大小、地壳形变及地震预报等科学问题提供资料。
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关键词:大地测量;生活的应用
中图分类号:P228.4  文献标识码:A 文章编号:1671-5810(2015)18-0042-01
1 引言
大地测量是指测定地球椭球的大小;研究地球形状,是指研究大地水准面的形状;测定地面点的几何位置,是指测定以地球椭球面为参考的地面点的位置。将地面点沿法线方向投影于地球椭球面上,用投影
点在椭球面上的大地纬度和大地经度表示该点的水平位置,用地面点至投影点的法线距离表示该点的大地高程。这点的几何位置也可以用一个以地球质心为原点的空间直角坐标系中的三维坐标来表示。大地测量学与测量工程这一国家重点学科源于一级学科“测绘科学技术”下的两个二级学科大地测量学和工程测量学。大地测量学具有测绘学科的基础学科性质,工程测量学是测绘学科在国民经济和国防建设中的直接应用。大地测量学与工程学科就是这两个二级学科的基础理论和实际应用的相互结合与交融。
2 现代大地测量学的特征
2.1 从多维式大地测量发展到整体三维大地测量
传统大地测量技术主要是采用光学仪器为基础,进行地面的距离、角度高度和重力等方面的多种测量,而现在可以采用空间大地测量直接测定相对于地球质心的三维绝对位置;从静态大地测量发展到动态大地测量。传统的大地测量只能测出静态刚性地球假设下的地面点坐标和地球重力值,而现代的大地测量技术可以测到非刚性(弹性、流变性等)地球表面点以及重力场元素随时间的变化;从在空间几何描述地球发展到物理―几何空间描述地球。传统的大地测量技术任务是测定地球椭球的几何参数和地球椭球在地球体内的定位,而这些只是在几何空间中描述地球,但现代大地测量技术是在物理―几何空间中描绘地球的参数的;从局部参考坐标系中的地区性(相对)大地测量发展到统一地心坐
标系中的全球性(绝对)大地测量。传统的大地测量受仪器的限制,而现代大地测量从由于空间尺度的扩大,可以建立全球统一的地心坐标系,并且将全球各个局部大地参考系纳入到这个全球统一的参考系中,测定地面点在其中的绝对坐标;地球表面的大地测量到发展到地球内部物质结构的大地测量反演。传统的大地测量只限于在地球表面进行位置和地球外部重力场的测定,而现代大地测量中以空间大地测量为标志的大地变形测量技术不论在测量的空间尺度上还是精度水平都已经有能力监测地球动力学过程产生的运动状态和物理场的微变化。
2.2 大地测量的作用
大地测量是组织、管理、融合和分析地球海量时空信息的一个数理基础,也是描述、构建和认知地球,进而解决地球科学问题的一个时空平台。任何与地理位置有关的测绘都必须以法定的或协议的大地测量基准为基础。各种测绘只有在大地测量基准的基础上,才能获得统一、协调、法定的平面坐标和高程系统,才能获得正确的点位和海拔高以及点之间的空间关系和尺度。
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在我国科学研究、国民经济建设、国防建设、国家权益维护、空间技术与航天工程、社会发展中均离不开大地测量技术提。
3 大地地测量系统与参考框架文学批评著作
大地测量系统规定了大地测量的起算基准、尺度标准及其实现方式。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,大地参考框架有坐标(参考)框架、高程(参考)框架和重力测量(参考)框架三种。
gaoa3.1 大地测量坐标系统和大地测量常数
r2v怎么用大地测量坐标系统是一种固定在地球一起转动的非惯性坐标系统。根据其原点位置不同,分为地心坐标系统和参心坐标系统。从表现形式上分,大地测量坐标系统又分为空间直角坐标系统、大地坐标系统两种形式。
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)几何参数和物理参数。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。导出常数由基本常数导出,便于大地测量应用。大地测量常数按属性分为几何常数和物理常数。
3.2 大地测量坐标框架
3.2.1 参心坐标框架
我国在20世纪50-80年代完成的全国大地天文网,分别定义在1954北京坐标系统和1980西安坐标系中。我国天文大地控制点(大地点)覆盖我国大陆和海南岛,采用整体平差方法构建了我国参心坐标
框架。
3.2.2 地心坐标框架
国际地面参考框架(ITRF)是国际地面参考系统(ITRS)的具体实现。目前,ITRF已成为国际公认的应用最广泛、精度最高的地心坐标框架。2000国家大地控制网是定义在ITRS2000地心坐标系统中的区域性地心坐标框架。
3.2.3 高程系统和高程框架
4 时间和系统与时间系统框架
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在现代大地测量中,为了研究诸如地壳升降和地球板块运动等地球动力学现象,时间也和描述观测点的空间坐标一样,成为研究点位运动过程和规律的一个重要分量,从而形成空间与时间参考系中的四维大地测量。
5 结束语
综上所述,近年来我国大地测量工作取得了重要进展,采用新一代大地坐标系已经成为刻不容缓的工作,在技术条件成熟的今天,采用新的坐标系仍然要解决大量测绘产品的坐标转换问题。在今后如何
维护国家的大地坐标系,使大地参考框架得到及时有效地加密以及更新,这些都需要测绘工作者的不懈努力。在大地测量手段日益丰富和不断增强的形势下,大地测量与地学的其他学科进行交叉和融合,将会更好地推动地球科学的发展。而在今后的多种卫星导航定位系统共存的情况下,将会推动更多行业的发展,这也将成为大地水准的进一步精化提供了更加高效的手段。
参考文献
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