最新2-大地测量参考框架
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▪ 地球旋转轴的指向
1)空间指向的变化（岁差、章动）
2)地球旋转轴相对于地球内部结构的变化（极移）
18
2020/9/28
3坐标参考系统
▪ 以参考椭球为基准的坐标系，叫做参心坐标系； 以总地球椭球为基准的坐标系，叫做地心坐标 系。无论是参心坐标系还是地心坐标系均可分 为空间直角坐标系和大地坐标系两种，它们都 与地球体固连在一起，与地球同步运动，因而 又称为地固坐标系，以地心为原点的地固坐标 系则称为地心地固坐标系(ECEF)，主要用于描 述地面点的相对位置；另一类是空间固定的坐 标系，与地球自转无关，称为惯性坐标系或天 球坐标系，主要用于描述卫星和地球的运行位 置和状态。
KUNMING -1281255.473 5640746.079 2682880.117
URUMQI
193030.873 4606851.324 4393311.421
LHASA
-106937.669 5549269.591 3139215.762
WUHN BJFS SHAO KUNM URUM LHAS
15
2020/9/28
▪ 定义卫星大地测量基准，将涉及到地球 重力场模型、地极运动模型、地球引力 常数、地球自转速度等。
▪ 不同大地测量基准的差异对坐标的影响， 可根据公共点的大地观测数据求得，并 进而求解出转换模型，实现不同基准下 的坐标转换，但由于观测误差的存在， 导致转换模型误差，其精度取决于公共 点的数量和分布、观测精度、数据处理 方法等。
3
2020/9/28
国家平面控制网是按控制等级和施测精度分为一、二、三、四等 网,含三角点、导线点共 154348个。
4
2020/9/28
国家高程控制网按控制等级和施测精度分为一、二、三、四等网， 共有水准点成果114041个，水准路线长度为416619.1公里。
5
2020/9/28
国家重力基本网是确定我国重力加速度数值的参考框架。2000国 家重力基本网包括21个重力基准点和126个重力基本点。
1841 1866 1910 1940
6377397 6378206 6378388 6378245
299.15 294.98 297.00 298.3
9
2020/9/28
参考椭球大小、定位与定向
①选择或求定椭球的几何参数(长半径 a和 扁率α )
②确定椭球短轴的指向(椭球定向) ③确定椭球中心的位置(椭球定位，建立大
地原点）
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2020/9/28
椭球定向
11
2020/9/28
椭球定位
▪ 一点定位：椭球中心位置由大地原点的 大地坐标所确定
K 0,K
NK 0
0
LKK,BKK,AKiKi
HKH正K
ห้องสมุดไป่ตู้
12
2020/9/28
▪ 多点定位：椭球中心位置由一组大地点 的大地坐标所确定，大地原点的起算数 据按下式求得。
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2020/9/28
▪ 现代大地测量基准/卫星大地测量基准 （几何特征+物理特征）：
➢总地球椭球（椭球中心与地球质心重合， 椭球旋转轴与地球旋转轴重合，椭球的 起始子午面与地球的起始子午面重合， 在全球范围内椭球面与地球表面最佳拟 合）
➢地球椭球的四个基本常数：地球椭球赤 道半径a，地心引力常数GM，地球重力 场2阶带谐系数J2（由此导出椭球扁率 f, J2 5C2,0）和地球自转角速度w。
7292115·10-11
GM(m3 s-2)
3986005·108
3986005·108
17
2020/9/28
WUHAN
-2267749.162 5009154.325 3221290.762
BEIJING -2148743.784 4426641.236 4044655.935
SHANGHAI -2831733.268 4675666.039 3275369.521
2-大地测量参考框架
2
2020/9/28
▪ 大地测量参考框架(Geodetic Reference Frame)：是大地测量参考系统的具体实 现，是通过大地测量手段确定的固定在 地面上的控制网（点）所构建的，分为 坐标参考框架、高程参考框架、重力参 考框架。（http://www.sbsm.gov.cn）
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2020/9/28
总地球椭球实例：WGS84, GRS80
WGS84(GPS)
GRS80(ITRS)
a
6378137
6378137
f
1/298.257223563
J2
108262.999·10-8
ω(rad/s) 7292115·10-11
1/298.257222101 108263·10-8
6
2020/9/28
2000国家GPS控制网由国家测绘局高精度GPS A、B级网,总参测 绘局GPS 一、二级网，中国地壳运动观测网组成,共2609个点。
7
2020/9/28
讨论题：
1 大地基准、坐标系统、参考框架之间的 关系。
2 “从整体到局部”的测量原则是如何通过 坐标参考框架体现的？
3 大地原点、水准原点在建立大地测量参 考框架中的作用是什么？
8
2020/9/28
▪ 参考椭球实例：贝塞尔椭球(1841年)，克
拉克椭球(1866年)，海福特椭球(1910年)
和克拉索夫斯基椭球(1940年)等
名称
年代 长半径(m) 1/f
贝塞尔椭球
(Bessel) 克拉克椭球
(Clarke) 海福特椭球
(Hayford) 克拉索夫斯基椭 球(Krassovsky)
N 新 2m或 in新 ( 2min)
L k k k sec k
Bk k k
A Ki Ki k tan k
H K H 正K N k
13
2020/9/28
大地原点和大地起算数据
大地原点也叫大地基准点或大地起算点， 大地原点的经纬度/大地高/至某一固定点 的大地方位角称为大地起算数据。
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2020/9/28
▪ 坐标系统是由坐标原点位置、坐标轴的指向、尺度和 相关的计算模型所定义的。对于地固坐标系，坐标原 点选在参考椭球中心或地心；坐标轴的指向具有一定 的选择性，国际上通用的坐标系一般采用协议地极方 向CTP(Conventional Terrestrial Pole)作为 Z 轴指向，因 而称为协议坐标系；尺度采用国际标准长度单位；实 现方式为大地测量理论、技术与方法。
1)空间指向的变化（岁差、章动）
2)地球旋转轴相对于地球内部结构的变化（极移）
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2020/9/28
3坐标参考系统
▪ 以参考椭球为基准的坐标系，叫做参心坐标系； 以总地球椭球为基准的坐标系，叫做地心坐标 系。无论是参心坐标系还是地心坐标系均可分 为空间直角坐标系和大地坐标系两种，它们都 与地球体固连在一起，与地球同步运动，因而 又称为地固坐标系，以地心为原点的地固坐标 系则称为地心地固坐标系(ECEF)，主要用于描 述地面点的相对位置；另一类是空间固定的坐 标系，与地球自转无关，称为惯性坐标系或天 球坐标系，主要用于描述卫星和地球的运行位 置和状态。
KUNMING -1281255.473 5640746.079 2682880.117
URUMQI
193030.873 4606851.324 4393311.421
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WUHN BJFS SHAO KUNM URUM LHAS
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▪ 定义卫星大地测量基准，将涉及到地球 重力场模型、地极运动模型、地球引力 常数、地球自转速度等。
▪ 不同大地测量基准的差异对坐标的影响， 可根据公共点的大地观测数据求得，并 进而求解出转换模型，实现不同基准下 的坐标转换，但由于观测误差的存在， 导致转换模型误差，其精度取决于公共 点的数量和分布、观测精度、数据处理 方法等。
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国家平面控制网是按控制等级和施测精度分为一、二、三、四等 网,含三角点、导线点共 154348个。
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国家高程控制网按控制等级和施测精度分为一、二、三、四等网， 共有水准点成果114041个，水准路线长度为416619.1公里。
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国家重力基本网是确定我国重力加速度数值的参考框架。2000国 家重力基本网包括21个重力基准点和126个重力基本点。
1841 1866 1910 1940
6377397 6378206 6378388 6378245
299.15 294.98 297.00 298.3
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2020/9/28
参考椭球大小、定位与定向
①选择或求定椭球的几何参数(长半径 a和 扁率α )
②确定椭球短轴的指向(椭球定向) ③确定椭球中心的位置(椭球定位，建立大
地原点）
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2020/9/28
椭球定向
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椭球定位
▪ 一点定位：椭球中心位置由大地原点的 大地坐标所确定
K 0,K
NK 0
0
LKK,BKK,AKiKi
HKH正K
ห้องสมุดไป่ตู้
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▪ 多点定位：椭球中心位置由一组大地点 的大地坐标所确定，大地原点的起算数 据按下式求得。
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2020/9/28
▪ 现代大地测量基准/卫星大地测量基准 （几何特征+物理特征）：
➢总地球椭球（椭球中心与地球质心重合， 椭球旋转轴与地球旋转轴重合，椭球的 起始子午面与地球的起始子午面重合， 在全球范围内椭球面与地球表面最佳拟 合）
➢地球椭球的四个基本常数：地球椭球赤 道半径a，地心引力常数GM，地球重力 场2阶带谐系数J2（由此导出椭球扁率 f, J2 5C2,0）和地球自转角速度w。
7292115·10-11
GM(m3 s-2)
3986005·108
3986005·108
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WUHAN
-2267749.162 5009154.325 3221290.762
BEIJING -2148743.784 4426641.236 4044655.935
SHANGHAI -2831733.268 4675666.039 3275369.521
2-大地测量参考框架
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▪ 大地测量参考框架(Geodetic Reference Frame)：是大地测量参考系统的具体实 现，是通过大地测量手段确定的固定在 地面上的控制网（点）所构建的，分为 坐标参考框架、高程参考框架、重力参 考框架。（http://www.sbsm.gov.cn）
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2020/9/28
总地球椭球实例：WGS84, GRS80
WGS84(GPS)
GRS80(ITRS)
a
6378137
6378137
f
1/298.257223563
J2
108262.999·10-8
ω(rad/s) 7292115·10-11
1/298.257222101 108263·10-8
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2000国家GPS控制网由国家测绘局高精度GPS A、B级网,总参测 绘局GPS 一、二级网，中国地壳运动观测网组成,共2609个点。
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2020/9/28
讨论题：
1 大地基准、坐标系统、参考框架之间的 关系。
2 “从整体到局部”的测量原则是如何通过 坐标参考框架体现的？
3 大地原点、水准原点在建立大地测量参 考框架中的作用是什么？
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2020/9/28
▪ 参考椭球实例：贝塞尔椭球(1841年)，克
拉克椭球(1866年)，海福特椭球(1910年)
和克拉索夫斯基椭球(1940年)等
名称
年代 长半径(m) 1/f
贝塞尔椭球
(Bessel) 克拉克椭球
(Clarke) 海福特椭球
(Hayford) 克拉索夫斯基椭 球(Krassovsky)
N 新 2m或 in新 ( 2min)
L k k k sec k
Bk k k
A Ki Ki k tan k
H K H 正K N k
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大地原点和大地起算数据
大地原点也叫大地基准点或大地起算点， 大地原点的经纬度/大地高/至某一固定点 的大地方位角称为大地起算数据。
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▪ 坐标系统是由坐标原点位置、坐标轴的指向、尺度和 相关的计算模型所定义的。对于地固坐标系，坐标原 点选在参考椭球中心或地心；坐标轴的指向具有一定 的选择性，国际上通用的坐标系一般采用协议地极方 向CTP(Conventional Terrestrial Pole)作为 Z 轴指向，因 而称为协议坐标系；尺度采用国际标准长度单位；实 现方式为大地测量理论、技术与方法。