《技术地理空间基础》PPT课件

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1、第二章“3S”技术地理空间基础2.1地球椭球2.2大地坐标系和空间直角坐标系2.3地图投影2.4地形图分幅与编号2.1地球椭球一、大地水准面和大地体1.大地水准面设想当海洋处于静止平衡状态时(即没有波浪、潮汐、水流和大气庄变化等引起的扰动)，把71%海平面（假设静止不动）延伸到大陆内部的水准面。2.大地体由大地水准面所包围的整个形体称为大地体。我国曾规定采用青岛验潮站求得的1956年黄海平均海(水)面，作为我国的统一高程基准面。从1988年1月1日起，开始改用《1985国家高程基准》作为高程起算的统一基准。H85=H56-0.02

2、9m我国平均海(水)面的起伏我国海域在南北方向上，呈现出南高北低的倾斜，其大小约0．6m左右。二、地球椭球ab参考椭球：一个形状、大小和定位、定向都已经确定的地球椭球叫参考椭球。参考椭球一旦确定，则标志着大地坐标系已经建成。参考椭球不是惟一的，有多个。定义：是一个长半轴为a，短半轴为b的椭圆绕轴旋转而成的旋转体。定位：定中心.即质心与中心是否重合定向：地球自转轴与短轴平行或重合第一个阶段，从18世纪40年代起至19世纪末止。按几何原理进行，只用了天文、大地等资料，没有估计到地球的物理性质，没有使用重力测量资料。其中比较著名的是德兰

3、勃、埃弗勒斯特、艾黎、贝塞耳、克拉克(1866)和克拉克(1880)椭球参数。这些参数和现代结果相比虽误差较大，但影响却不是很大。另一方面，一个国家或地区参考椭球的确定具有一定的延续性和稳定性，因此，这些椭球参数有的至今还被一些国家沿用。推算椭球参数，分成三个阶段:第二个阶段，从20世纪初起至20世纪50年代中后期止。利用重力测量资料推求地球椭球的扁率。其中比较著称的是赫尔默特、海福特和克拉索夫斯基等椭球。克拉索夫斯基椭球从当时来说，比其它已知的地球椭球更为科学。我国1954年北京坐标系也采用了这个椭球。第三阶段，从20世纪60年

4、代起至今止。这个时期所推求的椭球参数不仅仅利用了地面测量的天文、大地和重力等资料，而且广泛采用了卫星测量的各种资料，所得参数的精度较高而且相互间的结果值比较稳定。我国1978年全国天文大地网平差会议决定，选用国际上推荐的1975年大地坐标系地球椭球参数（IAG－1975），建立我国1980年国家大地坐标系。椭球形状和大小的四个参数：椭球长半径a引力常数与地球质量的乘积GM地球重力场二阶带球谐系数J2地球自转角速度ω。利用这四个参数，可以导出一系列其他常数，如椭球扁率f和赤道重力值等。三、总地球椭球研究范围扩展到全球时，拟合出一个与

5、大地体最为密合的椭球，中心和质心重合，短轴和自转轴重合椭球面和大地体最为密合。地球模型地球表面水准面大地水准面铅垂线地球椭球体四、椭球元素及其关系1.长半轴a=OA=OE2.短半轴b=OP=OP'3.扁率4.子午椭圆的第一偏心率：5.子午椭圆的第二偏心率：6.其它元素通过椭球中心并包含短轴PP'的平面叫子午面；子午面与椭球面的截线叫子午圈或经圈；通过椭球中心O点而与短轴PP'垂直的平面叫赤道面；赤道面与椭球面的截线叫赤道圈；与赤道面平行的平面和椭球面的截线叫平行圈或纬线圈。（1）克拉索夫斯基椭球，对应北京54坐标系，参数为：（2）

6、IAG-1975椭球或IUGG-1975椭球，对应1980国家大地坐标系，参数为：（3）WGS—84椭球，对应WGS-84坐标系，参数为：三个主要椭球的参数：WGS—84椭球是总地球椭球，是唯一的。五、椭球面上各种曲率半径过椭球面上一点p可做一条法线PKp，包含椭球面上一点法线的平面叫法截面。法截面与椭球面的截线叫做法截线。过椭球面上一点的法线，可作无限多个平面，其中一个与该点子午面相垂直的平面与椭球面相截形成闭合曲线称为卯酉圈。2.2大地坐标系和空间直角坐标系一、大地坐标系（参心坐标系）这里是指大地经纬度坐标系。建立在参考椭球上

7、，O是中心，ON为旋转轴。大地经度：地面上P地点的大地子午面NPS与起始大地子午面所构成的二面角L。大地纬度：P地点对于椭球的法线P地KP与赤道面的夹角B。大地高：P地点沿法线到椭球面的距离h，从椭球面算起，向外为正，向内为负。法线与赤道面的交角，叫做A点的纬度ψ。过A点的子午面与通过英国格林尼治天文台的子午面所夹的二面角，叫做A点的经度λ。h＝H正＋N大地高（h）：从P地沿法线到椭球面的距离。正高（H正）：当P地沿稍弯曲的铅垂线投影到大地水准面上时，则得到P地点在大地水准面上的投影点P'，它们之间沿铅垂线量的距离。大地水准面差距

8、（N）：然后再将P'点沿法线投影到椭球面上得P0点P'P0间的距离。二、天文坐标系（地心坐标系）O是质心OP为地球自转轴KK’为垂线G点为格林威治天文起始子午面φ天文纬度λ天文经度三、空间直角坐标1、参心空间直角坐标系参心空间直角坐标系是在参考椭球