什么是测量工程坐标系统
坐标系统用来确定地面点在地球椭球面或投影平面上的位置。测量上通常采用地理坐标系统、高斯-克吕格平面直角坐标系统,独立平面直角坐标系统和WGS-84坐标系统。
1. 地理坐标系
用经度、纬度来表示地面点位置的坐标系,称为地理坐标系。若用天文经度λ 、天文纬度ϕ 来表示则称为天文地理坐标系,如图1.2 所示;而用大地经度L、大地纬度B 来表示称为大地地理坐标系。天文地理坐标是用天文测量方法直接测定的,大地地理坐标是根据大地测量所得数据推算得到的。地理坐标为一种球面坐标,常用于大地问题解算、地球形状和大小的研究、编制大面积地图、火箭与卫星发射、战略防御和指挥等方面。
图1.2 地理坐标
由地理学可知,地球北极N与南极S的连线称为地轴,NS 为短轴,地球的球心为O。过地面点P 和地轴的平面称为子午面,子午面与地球表面的交线称为子午线;通过英国伦敦格林威治天文台的子午面NGMSO 称为首子午面,相应的子午线称为首子午线(零子午线),其经度为0°。地面上任意一点P的子午面NPKSO 与首子午面间所夹的二面角λ 称为P 点的经度。经度由首子午面向东、向西各由0~180°度量,在首子午线在以东称为东经,以西称为西经。通过地心且垂直于地轴的平面称为赤道面,赤道面与地球表面的交线称为赤道;地面点P的铅垂线与赤道面所形成的夹角ϕ 称为P 点的纬度。由赤道面北极度量称为北纬,向南极度量称为南纬,其取值范围为0~90°。例如北京某点的天文地理坐标为东经116°28´,北纬39°54´。
大地经纬度是根据一个起始大地点(称为大地原点,该点的大地经纬度与天文经纬度一致)的大地坐标,再按大地测量所得数据推算而得。20 世纪50年代,在我国天文大地网建立初期,鉴于当时的历史条件,采用了克拉索夫斯基椭球元素,并与前苏联1942 年普尔科沃坐标系进行联测,通过计算,建立了我国的1954 年北京坐标系;我国目前使用的大地坐标系,是以位于陕西省泾阳县境内的国家大地点为起算点建立的统一坐标系,称为1980年国家大地坐标系。
地面上同一点的天文坐标与地理坐标是不完全相同的,因为二者采用的基准面和基准线不同,天文坐标采用的为大地水准面和铅垂线,而大地坐标采用的是旋转椭球面和法线,如图1.1(a)所示。 |