1、*第二章 大地测量基础知识2-1 大地测量的基准面和基准线一、水准面与大地水准面1、水准面我们把重力位相等的面称为 重力等位面 ，也就是我们通常所说的 水准面 。水准面有无数个。1） 水准面具有复杂的形状 。2） 水准面相互既不能相交也不能相切 。 *3）每个水准面都对应着唯一的位能 W=C=常数，在这个面上移动单位质量不做功，亦即所做的功等于 0，即 dW=-gsds，可见 水准面是均衡面 。4）在水准面上， 所有点的重力均与水准面正交 。于是水准面又可定义为所有点都与铅垂线正交的面。2、大地水准面 *由于海洋占全球面积的 71，故设想与平均海水面相重合，不受潮汐、风浪及大气压变化影响，并延
2、伸到大陆下面处处与铅垂线相垂直的水准面称为 大地水准面 ，它是 一个没有褶皱、无棱角的连续封闭曲面 。大地水准面作为测量外业的基准面，而与其相垂直的铅垂线则是外业的基准线。*3 、似大地水准面 由于地球质量特别是外层质量分布的不均性，使得大地水准面形状非常复杂。大地水准面的严密测定取决于地球构造方面的学科知识，目前尚不能精确确定它。为此，前苏联学者莫洛金斯基建议研究与大地水准面很接近的 似大地水准面 。这个面不需要任何关于地壳结构方面的假设便可严密确定。 似大地水准面与大地水准面在海洋上完全重合，而在大陆上也几乎重合，在山区只有 2-4m的差异。似大地水准面尽管不是水准面，但它可以严密地解决关
3、于研究与地球自然地理形状有关的问题。*二、地球椭球1、正常椭球面是大地水准面的规则形状。 因此引入正常椭球后，真的 地球重力位被分成正常重力位和扰动位两部分， 实际重力也被分成正常重力和重力异常两部分。2、但考虑到实际使用的方便和有规律性以便精确算出正常重力场中的有关量，又顾及几何大地测量中采用旋转椭球的实际情况， 目前都采用水准椭球作为正常椭球 。因此，在一般情况下，这两个名词不加以区别，甚至在有些文献中还把它们统称为 等位椭球 。*3、地球椭球可按几何大地测量来定义 ：总地球椭球中心和地球质心重合，总的地球椭球的短轴与地球地轴相重合，起始大地子午面和起始天文子午面重合，同时还要求总地球椭球
4、和大地体最为密合，也就是说，在确定参数 a、 时，要满足全球范围的大地水准面差距 N的平方和最小，即*4、但对于天文大地测量及大地点坐标的推算，对于国家测图及区域绘图来说，往往采用其大小及定位定向最接近于本国或本地区的地球椭球。这种最接近，表现在两个面最接近即 同点的法线和垂线最接近。 所有地面测量都依法线投影在这个椭球面上，我们把这样的椭球叫 参考椭球 。因此，我们选择参考椭球面作为测量内业计算的基准面，而与其相垂直的法线则是内业计算的基准线。 *一、一、 天球坐标系天球坐标系 与地球坐标系与地球坐标系概述：1点的位置是用坐标来表示的，通过坐标系统得以实现。2目前有两种不同的坐标系统： 地球
5、坐标系和天球坐标系 。 3定义一个空间直角坐标系必须明确： 原点位置； 坐标轴方向； 长度单位。 2-2常用大地坐标系统常用大地坐标系统 *（ 一一 ） 天球坐标天球坐标 系系 1.天球的基本概念：天球 、 天极 、 天球赤道 、 天球子午圈、 时圈 、 黄道 、 黄赤交角 、 春分点 、 黄极 、 岁差与章动2.天球坐标系的建立 1） 天球空间直角坐标系2） 天球球面坐标系*天球基本概念（ 1）天球天球 ：我们：我们把以地球把以地球 M为中心，以为中心，以无穷远的距无穷远的距离为半径所离为半径所形成的球称形成的球称作天球。作天球。 天极天极 ： 地球自地球自转的中心轴线转的中心轴线简称地轴，将简称地轴，将其延伸就是天其延伸就是天轴，天轴与天轴，天轴与天球的交点称为球的交点称为天极，天极， Pn在北在北称作北天极，称作北天极，PS，在南称作，在南称作南天极。南天极。 天球赤道天球赤道 ：通过地球质心通过地球质心M与地轴垂直与地轴垂直的平面称为天的平面称为天球赤道面，天球赤道面，天球赤道面与天球赤道面与天球相交的大圆球相交的大圆就称为天球赤就称为天球赤道。道。
