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大家好

我是本节课主讲教师靳建明

本节课

我们主要介绍地球的形状和大小

在日常生活与工程实践当中

我们经常需要描述和利用位置信息

在当今信息高度发达的社会

位置信息显得尤为重要

常见的位置信息描述方法有

文字语言描述

比如这里是中国杭州

图形描述

比如常见的中国地图

数字描述

比如东经120度12分

北纬30度16分

表示的就是杭州市中心的地理坐标

要描述这些位置信息

就必然涉及我们的地球到底是什么样子的

我们的地球该怎么描述的问题

肉眼可见

地球的自然表面有高山

深谷

丘陵

平原以及海洋

等呈现出高低起伏的形态

明显是一个不规则的复杂的曲面

这样实际存在的曲面

我们称之为地球的自然表面

那么

这样的自然表面

到底是什么样的形状呢

公元前六世纪

毕达哥拉斯提出了地圆说

1687年

牛顿提出了地扁说

到了近代

通过人造地球卫星的观测

我们发现地球其实是个梨形的

在这样复杂的地球表面

要做到精确可通用

可交流的地面点位置信息

有必要对地球的形状进行简化

我们都知道地球表面有陆地和海洋组成

而海洋占比远超陆地 达71%

还知道

相对于陆地而言

海洋表面比较规则

起伏变化比较小

同时还知道

从宏观来说

地球表面的高低起伏

相对于地球半径而言是十分微小的

因此

我们可以认为

地球是被静止的海水面所包围的球体

设想将镜子海水面像陆地内部延伸

形成一个封闭的曲面

这个曲面所包围的地球实体

就成为大地体

代表着地球的形状和大小

我们把一个没有皱纹

和棱角

重力位处处相等

且与重力方向处处保持正交的连续封闭的曲面

称为水准面

我们思考一个问题

水准面是唯一的吗

众所周知

海水面并不是静止不动的

随着潮汐的发生

呈现忽高忽低的变化

因此

水准面并不是唯一的

由于水准面的不唯一

会对使用和交流带来不便

因此需要寻找一个稳定的

相对不变的水准面

来表示地球的表面

为了方便

假定一个平均海水面

将通过平均海水面的水准面

定义为大地水准面

那么

之前所提到的大地体

即为大地水准面所包围的实体

代表地球的形状和大小

虽然

大地水准面相对于地球自然表面来说

要规则许多

但是由于地球内部物质分布的不均匀

使地面上各点的铅垂线方向

产生不规则的变化

导致大地水准面

其实是一个具有微小起伏的不规则曲面

为了便于计算分析

大地测量学家采用了

一个与大地水准面十分接近

并具有一定参数的曲面

来代替大地水准面

这个曲面称为

旋转椭球曲面

旋转自由曲面所包围的大地实体

称之为旋转椭球体

这个球体的参数

可以用长半径a 短半径b

扁率f 来表示测量

计算和作图就是以旋转椭球面

作为基准面而进行

大地测量学家经过长期观测研究

提出了多种有代表性的旋转椭球体参数

由于这些参数均是以局部资料推算而来

与真实的旋转的球体还是有一定的差异

因此称之为参考椭球体

中国近代分别采用过

美国海福特参考椭球体

前苏联克拉索夫斯基椭球体

国际大地测量学与地球物理联合会

推荐的椭球体

称之为1980坐标系

这三个坐标系均属于参心坐标系

即以参考椭球体的中心为坐标原点

建立

其大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇

在2008年我国启用了

2000国家坐标系

简称为

CGCS2000

CGCS2000坐标系属于地心坐标系

其坐标原点设在地球的质心

最后我们做个总结

测量外业工作的基准线和基准面

为铅垂线和大地水准面

测量内业计算分析的基准线和基准面

为法线和参考椭球面

以上就是本次课的主要内容

谢谢大家的观看