《地球形状表述》PPT课件.ppt

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1、第二章1.地球形状表述——地面点位的表示——地球的运转——地球形状表述——建立测量坐标系的有关概念上一讲应掌握的内容大地测量学的定义：在一定的时间与空间参考系中，测量和描绘地球及其他行星体的一门学科。大地测量学的基本任务（经典）：技术任务：建立大地控制网科学任务：研究地球的形状、大小和地球外部重力场大地测量学的分支：几何大地测量学物理大地测量学空间大地测量学现代大地测量的特征：为人类活动提供关于地球空间信息的一门学科《现代大地控制测量》、《现代大地控制测量学的理论及其应用》研究范围大；从分维式到整体式；从静态到动态，从几何空间到物理-几何空间；观测精度高：相对精度10-9，绝对精度毫米；测量

2、与数据处理周期短。上一讲应掌握的内容(续)大地测量学发展第一阶段：用弧度测量发现地球是圆球第二阶段：由行星运动定律、万有引力定律、用摆进行重力测量、克莱罗定理等，证明地球是两极略扁的椭球。提出最小二乘法原理，解决椭球面上测量与计算，进行部分区域三角测量和重力测量第三阶段：大地水准面阶段。椭球的认识发展到是大地水准面包围的大地体。发明因瓦基线尺和平行玻璃板测微器，可进行精密的角度、距离、高程，测量，在大范围建立平面和高程控制网，提出大地测量边值问题理论：通过测定重力异常，精化大地水准面，进行垂线偏差等归化改正。第四阶段：现代大地测量。以电磁波测距(激光测卫)、人造地球卫星定位系统及甚长基线干涉测

3、量等为代表的新的测量技术的出现。地球椭球，地心坐标系，三维测量。第二章Ⅰ.地球形状表述1.空间直角坐标系空间任意点的坐标用（X，Y，Z）表示，坐标原点位在地球椭球质心或参考椭球中心，Z轴（短轴）与地球平均自转轴相重合，亦即指向某一时刻的平均北极点，X轴指向平均自转轴与平均格林尼治天文台所决定的子午面与赤道面的交点Ge，而Y轴与XOZ平面垂直，且指向东为正。一、地面点位的表示(回顾)2.大地坐标系采用大地经度L、大地纬度B和大地高H来描述地面上一点的空间位置的。地面上一点的大地经度Ｌ为大地起始子午面与该点所在的子午面所构成的二面角，由起始子午面起算，向东为正，称东经（0°～180°），向西为负

4、，称西经（0°～180°）；大地纬度Ｂ是过该点作椭球面的法线与赤道面的夹角，由赤道面起算，向北为正，称北纬（0°～90°），向南为负，称南纬（0°～90°）；大地高H是地面点沿椭球的法线到椭球面的距离。３、高斯平面直角坐标系在地球椭球面上进行大地坐标的计算，是相当繁琐的，远不如在平面上简便。为适应测量定位的应用，需要将大地坐标转换为某种平面直角坐标；为测绘在平面上的地图，也必须将地球椭球面上各元素按一定的数学法则归算（投影）到某个平面。将大地坐标通过某种数学变换映射到平面上，这就是坐标投影变换。投影变换的方法有很多，我国采用的是高斯-克吕格投影，简称高斯投影。三者之间可以转换，以后讲高斯平面直

5、角坐标系（续）中央子午线作为纵轴，即X轴；赤道投影线作为横轴，即Y轴（与数学坐标系有差异）我国有十几个高斯平面直角坐标系。自然坐标：A（3795231.024，157680.231）B（4246752.780，-174240.734）通用坐标：A（3795231.024，20657680.231）(国家统一坐标)B（4246752.780，20325759.266）把坐标纵轴向西平移500km，在横坐标值前冠以带号。xyONS中央子午线赤道纬线纬线（73°～135°12带）高斯平面直角坐标系xyONS中央子午线赤道纬线纬线500km通用坐标二、地球的运转地球的运转可分为四类：与银河系一起在宇宙

6、中运动在银河系内与太阳一起旋转与其它行星一起绕太阳旋转（公转）地球的自转（周日视运动）地球是太阳系中的一颗行星，它有自转和公转运动描述地面点位需建立坐标系统和时间系统，这两者都与地球的运转密切相关，故先应了解地球的运转情况。（一）地球的公转地球的公转满足开普勒三大运动定律行星运动的轨迹是椭圆，太阳位于其椭圆的一个焦点上；在单位时间内扫过的面积相等；运动的周期的平方与轨道的长半轴的立方的比为常数。开普勒第一定律开普勒第一定律直角坐标方程：极坐标方程：f真近点角，p为焦参数（半通径）地球公转的轨道面称为黄道面，黄道面与地球赤道面的交角称为黄赤交角ε，ε有缓慢的变化，一年大约减少0.468″,黄赤交

7、角概值是23°27′。黄道与赤道有两个交点：升交点——春分点，降交点——秋分点。开普勒第二定律时间t内扫过的面积s相等，则面速度可根据能量守恒定律导出:能够根据时间计算出行星在轨道上的位置。地球在远日点的速度为29.27km/s，地球在近日点的速度为30.27km/s.平均速度约30km/s开普勒第三定律行星运动的周期的平方与轨道的长半轴的立方的比为常数。设a和a1,T和T1分别表示两行星轨道的长