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测绘基准定义和作用

时间:2022-01-19 百科知识 版权反馈
【摘要】:测绘基准是人类定义的能够描述地球自然、人文信息的地理空间特征参照系统。测绘基准的建立和维护是一切测绘工作的基础。测量基准由大地测量系统及其相应的参考框架所组成。其中,大地测量系统规定了大地测量的起算基准和尺度标准及其实现方式,而大地测量参考框架是大地测量系统的具体实现。
测绘基准定义和作用_现代测绘科学技术

2.2.1 测绘基准定义和作用

原子频标和现代大地测量观测技术(如VLBI、LLR、SLR、GNSS、DORIS)的发展使天文观测和空间大地测量的观测精度得到迅速提高。高精度的观测必须有高精度的理论模型所定义的基准与之相对应。

测绘基准是人类定义的能够描述地球自然、人文信息的地理空间特征参照系统。测绘基准的建立和维护是一切测绘工作的基础。测量基准由大地测量系统及其相应的参考框架所组成。其中,大地测量系统规定了大地测量的起算基准和尺度标准及其实现方式,而大地测量参考框架是大地测量系统的具体实现。大地测量系统包括坐标系统、高程系统/深度基准和重力系统。与上述大地测量系统相对应,大地测量参考框架有坐标(参考)框架、高程(参考)框架和重力测量(参考)框架三种。测绘基准研究和建设的任务是:确定或定义坐标系统、高程系统/深度基准和重力参考系统,建立和维持坐标框架、高程框架和重力测量框架。

2.2.1.1 坐标系统和坐标参考框架

研究地球坐标系对于大地测量学、天文学、大地动力学和地球物理等都是十分重要的。精确确定地面点的大地坐标,精确计算卫星的轨道等都依赖于地球坐标系的精确定义。根据IERS(International Earth Rotation and Reference System)的定义,坐标系统是提供原点、轴向、定向及其时间演变的一组协议、算法和常数。

根据坐标轴的运动特性,可以将坐标系统分为两大类,分别为坐标轴相对于宇宙遥远天体固定不动的天球坐标系CRS(celestialrial reference system)和随地球在空间中一同旋转的地球坐标系TRS(terrestrial reference system)。天球坐标系通常用于定义天体的位置,而地球坐标系则通常用于定义地面点的位置。

根据原点位置的不同,可以将地球坐标系分为地心坐标系统和参心坐标系统。以参考椭球为基准的坐标系,叫做参心坐标系,参心坐标系与某个地区或国家的参考椭球最为接近,是一个局部坐标系;以总地球椭球为基准的坐标系,叫做地心坐标系。

从20世纪50年代开始,空间技术和远程武器得到了迅速的发展。它们入轨后都是围绕地球质心飞行的,只有在地心坐标系中才能方便地进行计算。因此必须建立高精度、动态的地心坐标系来满足空间技术的需要。目前已经建立的主要地心坐标系有ITRF,WGS84,PZ-90,ARREF(非洲地心参考框架),ERREF(欧洲参考框架)等。

坐标框架是一组具有相应坐标系下坐标及其时间演变的点。坐标框架是坐标系统的物理实现。地球框架通过坐标及其速度已知的一组地面点予以实现。

1.地心参考框架

地心参考框架是地心坐标系统的实现。它以甚长基线干涉测量(VLBI)、卫星激光测距(SLR)、激光测月(LLR),全球卫星导航系统(GNSS)和卫星多普勒定轨定位等空间大地测量技术,构成全球或局域的大地测量坐标框架,经数据处理,得到这些控制点的坐标和速度等,由此具体实现地心坐标系统。

从未来的发展来看,区域性地心框架一般由三级构成:第一级为GNSS连续运行站构成的动态地心框架;第二级是与上述GNSS连续运行站定期联测的大地控制点所构成的准动态地心坐标框架;第三级是与上述GNSS连续运行站联测的加密大地控制点。

2.参心参考框架

传统的地球坐标框架是由经典的大地测量技术所测定的天文大地网实现和维持的,一般定义在参心坐标系统中,是一种局域性地球坐标框架,是参心坐标系统的具体实现。

2.2.1.2 高程系统和高程框架

点的高程通常用该点至某一选定的参考面的垂直距离来表示,不同地面点间的高程之差反映了地形的起伏。

高程基准定义了陆地上高程测量的起算点。高程基准可以用验潮站处的长期平均海面来确定,通常定义该平均海面的高程为零。利用精密水准测量方法测量地面某一固定点与该平均海面的高差,从而确定这个固定点的海拔高程。该固定点被作为水准原点,其高程就是区域性高程测量的起算高程。

我国的高程系统采用正常高系统。正常高的起算面是(似)大地水准面。地面点沿垂线向下至(似)大地水准面之间的垂直距离,就是该点的正常高,即该点的高程。

高程框架是高程系统的实现,我国水准高程框架通过全国高精度水准控制网实现,以1956黄海高程基准或1985国家高程基准为高程基准,采用以正常高系统为水准高的传递方式。

水准高程框架分为四个等级,分别称为国家一、二、三、四等水准控制网,控制点的正常高采用逐级控制,其现势性通过一等水准控制网的定期全线复测和二等水准控制网部分复测来维持。

高程框架的另一种形式是通过(似)大地水准面来实现。

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