大地坐標(biāo)系的建立.ppt

1、第a、1、2章大地坐標(biāo)系設(shè)置，第1橢球位置和方向概念2坐標(biāo)參考系統(tǒng)3地球參考坐標(biāo)系4地球中心地理坐標(biāo)系5逆中心坐標(biāo)系6坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模型，第a、2、4章大地坐標(biāo)系設(shè)置，第1橢球位置和方向概念橢球位置和方向(orientationofreferencepsellipsoipsoii)大地基準(zhǔn)面(GeodeticDatum):最佳擬合地球造型的地球橢球參數(shù)和橢球體的位置和方向。建立大地基準(zhǔn)面是尋找橢球體的參數(shù)及其方向(橢球體旋轉(zhuǎn)軸與地球的旋轉(zhuǎn)軸平行，橢球體的起始子午線與地球的起始子午線平行)和位置(橢球體中心與地球中心的關(guān)系)。大地坐標(biāo)系：為表示地球空間的位置和相對(duì)關(guān)系而在大地基準(zhǔn)面中設(shè)置的數(shù)學(xué)參考系

2、統(tǒng)。a，3，大地參考系統(tǒng)(GeodeticSystem):座標(biāo)參考系統(tǒng)、高程參考系統(tǒng)、重力參考系統(tǒng)1)座標(biāo)參考系統(tǒng)：使用橢球體設(shè)定為參考主體的座標(biāo)系統(tǒng)分為大地座標(biāo)系統(tǒng)和空間直角座標(biāo)系統(tǒng)兩種形式。2)高程參考系統(tǒng)：將大地水準(zhǔn)面用作參考面的高程系統(tǒng)稱為正高度，將大地水準(zhǔn)面用作參考面的高程系統(tǒng)稱為正常高度，將橢球體用作參考面的高程系統(tǒng)稱為大地測(cè)量面高度。3)重力參考系統(tǒng)：重力觀測(cè)的參考系統(tǒng)大地參考框架(GeodeticReferenceFrame):大地參考系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)，由大地測(cè)量手段確定的固定在地面上的控制網(wǎng)(點(diǎn))組成，分為坐標(biāo)參考框架、高程參考框架和重力參考框架。a、4，1.2關(guān)系、a、5，1

3、.3橢球位置和方向的意義、橢球位置指定是確定地球橢球中心的位置。定位條件：橢球和大地水準(zhǔn)面確定最佳擬合優(yōu)勢(shì)：垂直偏差和大地水準(zhǔn)面差距較小，簡單橢球方向確定以地球橢球中心為原點(diǎn)的笛卡爾空間坐標(biāo)系，即確定坐標(biāo)軸的方向。a，6，滿足兩個(gè)平行條件：橢球體簡稱/地球自轉(zhuǎn)軸地球起始子午線/天文起始子午線臉的：簡化了大地坐標(biāo)、方位角和天文坐標(biāo)、天文方位角之間的轉(zhuǎn)換，從而通過橢球體的位置和方向參考橢球體總地球橢球體、a，7，2坐標(biāo)對(duì)于大地坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)選擇在參考橢球中心或地球中心。坐標(biāo)軸的方向是可選的，國際通用的坐標(biāo)系稱為協(xié)議坐標(biāo)系，它使用通常指向z軸的協(xié)議conventional terrestrial

4、pole(CTP)。標(biāo)注，a，8，a，9，2.2補(bǔ)充(p42):俄勒角度和旋轉(zhuǎn)矩陣的兩個(gè)正交坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)角度，俄勒角度二維正交坐標(biāo)系，旋轉(zhuǎn)矩陣，a，10，三維空間正交坐標(biāo)系O-X1Y1Z1和O-X2Y2Z2的3次3.1參考橢球位置和方向?qū)崿F(xiàn)方法選擇或查找橢球(長半徑a和扁平率)的幾何參數(shù)確定橢球面中心位置(橢球位置)確定大地坐標(biāo)原點(diǎn)，a，14，傳統(tǒng)方法：選擇大地坐標(biāo)原點(diǎn)以指定該點(diǎn)的通過和完成參考橢球位置和方向，a，15 a，16，1點(diǎn)位置：橢球中心位置由大地坐標(biāo)原點(diǎn)的大地坐標(biāo)確定，3.3橢球位置和方向的兩種方法；物理意義：法線和垂直線；大地水準(zhǔn)面和大地測(cè)量原點(diǎn)、a、17、多點(diǎn)位置：橢球

5、中心位置由大位置組中的大地測(cè)量坐標(biāo)確定，大地測(cè)量原點(diǎn)的起點(diǎn)數(shù)據(jù)按以下方式獲?。海鎿Q3-235樣式將創(chuàng)建一個(gè)新的基準(zhǔn)大地坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系使橢球不與大地測(cè)量原點(diǎn)相切，輕松指定橢球和大地測(cè)量面之間的最佳密度，a，18，3.4橢球位置和方向，澳大利亞約翰斯頓的原點(diǎn)垂線偏差由分布在全國的275個(gè)天文臺(tái)位置的垂線偏差直接取平均值=0.15秒，=直接取N=-6m以使全國大地水準(zhǔn)面高程接近于0，表明橢球的本地定位要求不嚴(yán)格。a，19，3.5大地測(cè)量原點(diǎn)和大地測(cè)量計(jì)算數(shù)據(jù)基于對(duì)橢球體的各種觀測(cè)值進(jìn)行計(jì)算(是否至少有一個(gè)已知信息？你確定嗎？)、參考橢球參數(shù)和大地測(cè)量原點(diǎn)的起始數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確計(jì)算天文大地測(cè)量控制點(diǎn)(

6、也稱為構(gòu)成經(jīng)典大地測(cè)量基準(zhǔn)的大地測(cè)量控制點(diǎn))的大地測(cè)量原點(diǎn)。a，20，3.6大地坐標(biāo)系的作用，提供有關(guān)參考橢球位置和方向的數(shù)據(jù)，提供橢球上天文大地測(cè)量計(jì)算的計(jì)算數(shù)據(jù)，作為大地測(cè)量計(jì)算的表示，大地測(cè)量差異的考慮因素：將最大限度地放置在國家/地區(qū)中心，以確保觀測(cè)結(jié)果中的區(qū)域系統(tǒng)誤差、點(diǎn)穩(wěn)定、垂直偏差值不小，如果變化相對(duì)較慢，則有助于國家/地區(qū)大地坐標(biāo)系、地球中心坐標(biāo)系或其他坐標(biāo)系的研究其原點(diǎn)不是北京，而是前蘇聯(lián)的普科波。橢球體是克拉索夫斯基橢球體。橢球參數(shù)具有大錯(cuò)誤。參考橢球和我國大地水準(zhǔn)面從西向東有明顯的系統(tǒng)梯度，東部地區(qū)大地水準(zhǔn)面差距達(dá)68米。幾何大地測(cè)量和物理大地測(cè)量應(yīng)用的參考面不匹配。方向

7、不明確，a，22，3.81980國家大地坐標(biāo)系(1980西安坐標(biāo)系)，1980年國家大地坐標(biāo)系基于1954北京坐標(biāo)系構(gòu)建，使用廣義弧度測(cè)量方程設(shè)置。有關(guān)其構(gòu)建方法，請(qǐng)參閱p92。1980年國家大地測(cè)量原點(diǎn)的垂直偏差和大地測(cè)量面值如下：a，23，1980年國家大地坐標(biāo)系的特點(diǎn)是，采用1975年國際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì)(IUGG)第16屆大會(huì)建議的四個(gè)橢球基本參數(shù)。地球橢球長度半徑a=6378140m，重力常數(shù)GM=3.98600510014 m3/S2，地球重力場(chǎng)二次波段球諧系數(shù)J2=1.0826310-8，地球旋轉(zhuǎn)角速度=7.2911510-5 rad橢球等大地水準(zhǔn)面在我國最致密的多點(diǎn)位置

8、。a，24，方向明確。橢球體短軸是地球質(zhì)心指向地球終點(diǎn)的方向，指向原點(diǎn)JYD1968.0，位于我國中心，西安市以北60公里的靜陽縣永樂鎮(zhèn)，稱為西安原點(diǎn)。地球高度標(biāo)準(zhǔn)是1956年采用黃海道系統(tǒng)，調(diào)整后提供的大規(guī)模成果與1954年北京坐標(biāo)系的結(jié)果不同，屬于1980年西安坐標(biāo)系。這種差異是因?yàn)闄E球體和橢球體位置、方向各不相同，所以進(jìn)行了整體調(diào)整，僅進(jìn)行了局部調(diào)整。不同坐標(biāo)系統(tǒng)的控制點(diǎn)坐標(biāo)可以通過特定的數(shù)學(xué)模型在特定的精度范圍內(nèi)相互轉(zhuǎn)換，并且根據(jù)使用結(jié)果，必須注意相應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)。a，25，3.9新的1954北京坐標(biāo)系(BJ54的新)，新的1954北京坐標(biāo)系基于GDZ80將GDZ80對(duì)應(yīng)的IUGG197

9、5橢球幾何參數(shù)更改為clasoffsk橢球參數(shù)，然后轉(zhuǎn)換坐標(biāo)原點(diǎn)(橢球中心)，將坐標(biāo)軸設(shè)定為保持平行。a，26，a，27，bj54的新特征是采用克拉索夫斯基橢球參數(shù)。由合成GDZ80和BJ54設(shè)置的基準(zhǔn)坐標(biāo)系。還采用多點(diǎn)定位，橢球體和大地水準(zhǔn)面在我國不是最佳選擇。方向明確，坐標(biāo)軸平行于GDZ80，橢球體短軸平行于地球質(zhì)心，指向1968.0地端點(diǎn)原點(diǎn)的方向大地測(cè)量原點(diǎn)與GDZ80相同，但是大地測(cè)量計(jì)算數(shù)據(jù)不同。地球高度標(biāo)準(zhǔn)使用1956年黃海高度計(jì)。與以前的BJ54相比，使用的橢球參數(shù)具有相似的位置，但方向不同。舊BJ54的坐標(biāo)是局部調(diào)整結(jié)果，新BJ54是GDZ80總體調(diào)整結(jié)果的轉(zhuǎn)換值，兩者之間沒

10、有全局統(tǒng)一變換參數(shù)，只能進(jìn)行局部變換。a，28，4地球中心固定坐標(biāo)系，4.1地球中心空間笛卡爾坐標(biāo)系的定義是原點(diǎn)o與地球質(zhì)量中心重合，z軸指向地球北極，x軸指向格林威治平均子午線與地球赤道的交點(diǎn)，y軸垂直于XOZ平面構(gòu)成右手坐標(biāo)系。地球北極是以地球?yàn)橹行牡墓潭ㄗ鴺?biāo)系基準(zhǔn)的坐標(biāo)點(diǎn)，由于地球北極點(diǎn)的變化，坐標(biāo)軸的方向會(huì)發(fā)生變化。a，29，地球中心地球坐標(biāo)系，地球橢球的中心與地球中心匹配，橢球和大地水準(zhǔn)面與全球最匹配，橢球的短軸與地球自轉(zhuǎn)軸匹配(通過地球中心指向北極)，a，30，4.2極移動(dòng)與國際公約的原點(diǎn)匹配，地球旋轉(zhuǎn)軸的指向方向1)空間指向的變化(洗車，章動(dòng)) 地球旋轉(zhuǎn)軸的變化：極點(diǎn)變化(兩極移

11、動(dòng)，國際地球組織首席信息官)地球自轉(zhuǎn)軸的相對(duì)位置不固定，地極在地球表面的位置隨時(shí)間而變化，這種現(xiàn)象稱為地極移動(dòng)，簡稱極移。 在某一觀察瞬間，地球北極所在的地方稱為瞬間極，某一時(shí)期內(nèi)地的極平均位置稱為平極。a，34，國際天文聯(lián)盟(IAU)和國際地理研究和地理聯(lián)合會(huì)(IUGG)于1967年在意大利共同舉辦的第32次研討會(huì)上，190011此外，國際政策服務(wù)(IPMS)和國際時(shí)間歐盟(BIH)等機(jī)構(gòu)以不同的方式向地面末端尋求原點(diǎn)，與CIO對(duì)應(yīng)的地球赤道稱為平面赤道或協(xié)議赤道。a，35，a，36，a，37，協(xié)議全球坐標(biāo)系conventional terrestrial system(CTP)(指向合同土

12、地末端的點(diǎn))大地測(cè)量中使用的全球中心坐標(biāo)系與全球中心坐標(biāo)系(通常是協(xié)議)具有相同的含義，因?yàn)镃IO在大部分協(xié)議“地球的最遠(yuǎn)原點(diǎn)”中指向點(diǎn)。4.3協(xié)定地球坐標(biāo)系，a，38，4.4地球中心固定坐標(biāo)系的構(gòu)建方法，直接法：間接法：核心是33600年代60年代以來，美國和前蘇聯(lián)等國家利用人造衛(wèi)星觀測(cè)等進(jìn)行了地球中心坐標(biāo)系的構(gòu)建工作。美國國防部依次建立了worldgeodetic system(WGS)WGS 60、WGS66和WGS72。從1984年開始，經(jīng)過多年的修改和改進(jìn)，構(gòu)建了一個(gè)名為WGS84的更精確的全球中心坐標(biāo)系。a，39，4.5WGS84世界大地坐標(biāo)系WGS84是協(xié)定地球參考系統(tǒng)CTS。此

13、坐標(biāo)系的原點(diǎn)是地球的質(zhì)心，z軸指向由BIH1984.0定義的協(xié)議地球極CTP方向，x軸指向BIH1984.0 0 0 0度子午線和CTP赤道的交點(diǎn)，y軸和z軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系，x軸構(gòu)成a，40，WGS84坐標(biāo)系中使用的四個(gè)默認(rèn)參數(shù)為a=6378137mGM=3986005108m3s 然后，IGS使用站在ITRF91幀下的樁號(hào)坐標(biāo)作為固定值，重新計(jì)算1994.0之前的站的逆坐標(biāo)并更新為WGS84 (g730)，1996年WGS84坐標(biāo)幀再次更新，以實(shí)現(xiàn)并保持WGS84(G873)、a、42、wgs84，a、43 國際terrestrialreferenceframe(itrf)是internat

14、ionalerthrotationservice(iers)提供的國際地球參考框架，包括非常長的基線干涉VLBI、激光月球這些觀察首先在每個(gè)具有不同技術(shù)的分析中心進(jìn)行處理，然后由IERS中央局(IERSCB)根據(jù)每個(gè)分析中心的處理結(jié)果進(jìn)行綜合分析，以得出ITRF的最終結(jié)果，并通過IERS年度報(bào)告和技術(shù)備忘錄發(fā)布到世界各地，以提供每個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。a、45、IERSCB獲得了ITRF框架，該框架以IERS年度報(bào)告和IERS技術(shù)備忘錄格式發(fā)布，每年對(duì)全球工作站的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理和分析。IERS從1988年開始發(fā)布了全局坐標(biāo)參考框架，例如ITRF88、89、90、91、92、93、94、96、97和ITRF2000。當(dāng)前IGS中各種軌道產(chǎn)品的坐標(biāo)參考基準(zhǔn)使用ITRF2000參考框架。a、46、IERS、http:/www . IERS . org/Theierswaestablishdassatheint