《大地測量基礎(chǔ)術(shù)語》

1、大地測量基礎(chǔ)術(shù)語1.1大地水準(zhǔn)面 geoid一個假想的由靜止的平均海水面向大陸自然延伸而形成的不規(guī)則封閉曲面（理論上只有一個）。具有特定的物理意義，難以用數(shù)學(xué)公式表達(dá)。常用以代表地球的形狀大小。常作為測量外業(yè)成果的統(tǒng)一歸算面。1.2地球橢球體 earth ellipsoid（spheroid）一個假想的由兩極略扁的橢圓繞短軸旋轉(zhuǎn)而成的規(guī)則橢球體（可以用數(shù)學(xué)公式表達(dá)）。其表面與大地水準(zhǔn)面充分吻合，可用以代表地球的形狀大小。常作為測量內(nèi)業(yè)成果的統(tǒng)一歸算面。古典地球橢球只具有幾何意義，現(xiàn)代地球橢球兼具幾何意義和物理意義。一個在全球范圍內(nèi)與大地水準(zhǔn)面最佳吻合的地球橢球稱為總地球橢球（理論上只有一個）。

2、一個在某個區(qū)域（如一個國家）與大地水準(zhǔn)面充分吻合并具有確定位置關(guān)系的地球橢球稱為參考橢球。1.3大地基準(zhǔn) geodetic datum坐標(biāo)基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)等測繪基準(zhǔn)的統(tǒng)稱，有時特指坐標(biāo)基準(zhǔn)。它規(guī)定了大地坐標(biāo)和海拔高程等的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)點，是建立大地測量系統(tǒng)和推算大地控制網(wǎng)中各點坐標(biāo)和高程等的起算依據(jù)。1.4坐標(biāo)基準(zhǔn) coordinate datum建立大地坐標(biāo)系統(tǒng)和推算大地控制點坐標(biāo)的起算依據(jù)。包括一組大地測量參數(shù)和一組大地坐標(biāo)起算數(shù)據(jù)。其中，大地測量參數(shù)主要包括地球橢球的四個基本常數(shù)，即地球橢球赤道半徑、地心引力常數(shù)、帶球諧系數(shù)（由此導(dǎo)出橢球扁率）和地球自轉(zhuǎn)角速度；大地坐標(biāo)起算數(shù)據(jù)是指國家大地控

3、制網(wǎng)起算點（大地原點）的大地經(jīng)度、大地緯度、大地高程以及該點至相鄰方向點的大地方位角。1.5坐標(biāo)系統(tǒng) coordinate system也稱大地坐標(biāo)系統(tǒng)。它規(guī)定了大地基準(zhǔn)、尺度標(biāo)準(zhǔn)及其實現(xiàn)方式（包括理論、模型和方法）。按選用橢球性質(zhì)的不同分為地心坐標(biāo)系和參心坐標(biāo)系，前者采用總地球橢球，如1984世界大地坐標(biāo)系（WGS1984）和2000中國大地坐標(biāo)系(CGCS2000)等；后者采用參考橢球，如1954北京坐標(biāo)系和1980國家大地坐標(biāo)系等。按坐標(biāo)表現(xiàn)形式的不同分為空間直角坐標(biāo)系（X、Y、Z）和空間大地坐標(biāo)系（B、L、H），借助于地圖投影還可變換為平面直角坐標(biāo)系（x、y）。1.6高程基準(zhǔn) heig

4、ht datum建立高程系統(tǒng)和推算國家統(tǒng)一高程控制網(wǎng)中水準(zhǔn)高程的起算依據(jù)。包括一個水準(zhǔn)起算面和一個永久性水準(zhǔn)原點。1.7高程系統(tǒng) height system基于不同性質(zhì)的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線所形成的高程體系和高程體現(xiàn)方式。主要有正高、正常高和大地高等系統(tǒng)。以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)稱為正高系統(tǒng)，以似大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)稱為正常高系統(tǒng)，以地球橢球面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)稱為大地高系統(tǒng)。正高系統(tǒng)和正常高系統(tǒng)是海拔高的兩種實現(xiàn)方式。中國的高程系統(tǒng)屬于正常高系統(tǒng)。1.8地圖投影 map projection制作地圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之一。指按照一定的數(shù)學(xué)法則將橢球面上的點變換為平面上的點，即建立橢球面上的點

5、（B、L）與投影平面上的點（x、y）之間的一一對應(yīng)關(guān)系。投影前后的圖形必然不完全一致。根據(jù)制圖區(qū)域位置、形狀范圍、成圖比例、用圖目的等的不同，可選取不同的數(shù)學(xué)法則，因而形成多種投影方式。按投影變形性質(zhì)分為等角投影（正形投影）、等距投影、等積投影等；按投影軸與橢球軸方位關(guān)系分為正軸投影、橫軸投影、斜軸投影；按投影面與橢球面切割關(guān)系分為切投影、割投影；按投影面原形分為平面投影（方位投影）、圓柱投影和圓錐投影；以投影創(chuàng)制者命名的有高斯投影、墨卡托投影、蘭伯特投影等。1.9高斯投影 Gauss projection也稱高斯-克呂格投影。一種等角橫切橢圓柱投影。由德國科學(xué)家高斯于1822年提出，經(jīng)德國大

6、地測量學(xué)家克呂格于1912 年加以完善而成。是我國國家基本比例尺地形圖采用的地圖投影。設(shè)想一個橢圓柱面橫套在橢球面外面并切于某子午線（該子午線稱為軸子午線），先將軸子午線兩側(cè)各一定經(jīng)差范圍內(nèi)的橢球面投影到橢圓柱面上，再將橢圓柱面沿過兩極的母線剪開并展平，即成為高斯投影平面。1.10高斯投影分帶 Gauss projection in zone在高斯投影中，為限制投影變形，按一定規(guī)則（經(jīng)差范圍）將橢球面劃分成若干區(qū)域分別投影。主要有6分帶和3分帶兩種規(guī)則，在某些特殊情況下也可采用寬帶（9）或窄帶（1.5）。6分帶自0子午線起自西向東每6分為一帶，依次編號為160帶；3分帶自1.5子午線起自西向東

7、每3分為一帶，依次編號為1120帶。1.11高斯平面直角坐標(biāo) Gauss plane rectangular coordinate在高斯投影平面上，軸子午線和赤道投影為直線并正交，以軸子午線和赤道交點的投影為原點（o），以軸子午線的投影為縱軸（x軸），以赤道的投影為橫軸（y軸），所建立的平面直角坐標(biāo)系。在此坐標(biāo)系中的坐標(biāo)通常稱為高斯平面直角坐標(biāo)自然值。為了區(qū)分投影帶號和避免出現(xiàn)負(fù)值，通常在橫坐標(biāo)中加上500km（即縱軸西移500km）并在前面冠以帶號，在此坐標(biāo)系中的坐標(biāo)稱為高斯平面直角坐標(biāo)通用值。1.12通用橫軸墨卡托投影 universal transverse mercator proje

8、ction（UTM）一種等角橫割橢圓柱投影。是許多國家地圖和衛(wèi)星像片所采用的投影系統(tǒng)。投影時，以橢圓柱橫割橢球于南緯80和北緯84兩條緯線和東西某兩條經(jīng)線；投影后，赤道投影為直線，中央經(jīng)線投影為直線（長度比為0.9996），兩條相割的經(jīng)線（兩側(cè)約180km處）沒有變形。UTM投影的分帶規(guī)則和坐標(biāo)系建立方式與高斯投影相似，只是分帶起始經(jīng)線、北坐標(biāo)假值和東坐標(biāo)假值等參數(shù)有所不同。1.13國際地球參考系統(tǒng) international terrestrial reference system（ITRS）由國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)(IERS)建立、維持并向全球發(fā)布的一個國際通用的地心坐標(biāo)系統(tǒng)。其定義和參數(shù)基于國

9、際天文學(xué)聯(lián)合會（IAU）、國際大地測量和地球物理學(xué)聯(lián)合會（IUGG）等國際科學(xué)組織的決議和協(xié)定。1.14國際地球參考框架 international terrestrial reference frame（ITRF）由國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)(IERS)建立、維持并向全球發(fā)布的地心坐標(biāo)框架。是國際地球參考系統(tǒng)（ITRS）的具體實現(xiàn)。是國際公認(rèn)的最高精度的地心坐標(biāo)框架。它以甚長基線干涉測量(VLBI)、衛(wèi)星激光測距(SLR)、月球激光測距(LLR)、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）和衛(wèi)星多普勒定軌定位(Doris)等空間大地測量技術(shù)構(gòu)建全球觀測網(wǎng)并進(jìn)而推算各網(wǎng)點的坐標(biāo)和速度場等。ITRF處在不斷變化和精化中

10、，先后發(fā)布過ITRF88、ITRF89、ITRF90、ITRF2000、ITRF2005、ITRF2008等十余個版本。1.152000國家大地坐標(biāo)系 China geodetic coordinate system 2000（CGCS2000）也稱2000中國大地坐標(biāo)系。是經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)并由國家測繪局公告（2008年第2號）公布自2008年7月1日正式啟用的中國國家大地坐標(biāo)系。是全球地心大地坐標(biāo)系在我國的具體體現(xiàn)。1.162000國家大地控制網(wǎng) China geodetic control network 2000（CGCN2000）也稱2000中國大地控制網(wǎng)。是2000國家大地坐標(biāo)系的具體實

11、現(xiàn)。2000國家大地控制點坐標(biāo)成果包括三部分：2000國家GPS大地控制網(wǎng)坐標(biāo)成果（2524點），全國一、二等天文大地點在CGCS2000下的大地坐標(biāo)成果和高斯平面坐標(biāo)成果（48583點），全國三、四等天文大地點在CGCS2000下的大地坐標(biāo)成果和高斯平面坐標(biāo)成果（74723點）。1.171985國家高程基準(zhǔn) national vertical datum 1985是經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)并由國家測繪局于1987年頒布自1987年5月啟用的中國國家高程基準(zhǔn)。以青島驗潮站1952年1979年潮汐觀測資料為依據(jù)計算確定的黃海平均海水面作為高程起算的基準(zhǔn)面，并用精密水準(zhǔn)測量測定的位于青島的水準(zhǔn)原點高程72.2

12、60m作為全國統(tǒng)一的高程推算的基準(zhǔn)點。1.182000中國似大地水準(zhǔn)面 China quasi geoid 2000（CQG2000）也稱中國2000似大地水準(zhǔn)面。由國家測繪局公告（2001年第1號）公布，自2001年2月23日啟用的似大地水準(zhǔn)面模型。其參考橢球采用GRS80，范圍覆蓋中國大陸及其海岸線以外400km的區(qū)域和南海諸島及其周圍海域，精度達(dá)到分米級。1.19全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) global navigation satellite system（GNSS）可為全球（包括地球表面和近地空間）任何地點的擁有特定裝備的用戶提供連續(xù)導(dǎo)航定位服務(wù)的一個或多個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及其增強(qiáng)系統(tǒng)的統(tǒng)稱。目前

13、,經(jīng)聯(lián)合國衛(wèi)星導(dǎo)航委員會認(rèn)定的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)供應(yīng)商主要包括美國的全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）、中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）和歐盟的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Galileo）。1.20全球定位系統(tǒng) global positioning system（GPS）是美國獨立研發(fā)、建設(shè)和維護(hù)的世界上第一個全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。1973年開始研發(fā)，1995年達(dá)到完全運行能力。可全天候、全天時地為全球范圍各類用戶提供定位、導(dǎo)航及授時服務(wù)。由空間段（衛(wèi)星星座）、地面段（監(jiān)控系統(tǒng)）和用戶段（用戶設(shè)備）三部分組成。GPS因其早期在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的絕對壟斷地位而一度幾乎成為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的

14、代名詞。1.21北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) BeiDou navigation satellite system（BDS）是中國自主研發(fā)、建設(shè)和運行的一個全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2000年建成北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)（北斗一代），2012年底起為亞太地區(qū)提供無源定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)，預(yù)計2020年起可全天候、全天時地為全球范圍各類用戶提供定位、導(dǎo)航、授時及短報文通信服務(wù)。由空間段、地面段和用戶段三部分組成。空間段包括5顆地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星（軌道高度36000km）、3顆傾斜地球同步軌道（IGSO）衛(wèi)星（軌道高度36000km）和27顆中高度圓軌道（MEO）衛(wèi)星（軌道高度21500km）；地面段包括主控站、

15、注入站和監(jiān)測站等若干個監(jiān)控站；用戶段包括北斗用戶終端以及與已有GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端。1.22伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) Galileo satellite navigation system（Galileo）是歐盟正在研發(fā)和建設(shè)的世界上第一個主要服務(wù)民用客戶的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2003年開始研發(fā)，建成后預(yù)期可為全球范圍不同用戶提供公開服務(wù)（OS）、商用服務(wù)（CS）、公共特許服務(wù)（PRS）、生命安全服務(wù)（SoLS）以及搜索與救援服務(wù)（SAR）等的定位、導(dǎo)航和授時需求。由空間段、環(huán)境段、地面段和用戶段四部分組成。Galileo系統(tǒng)致力于與已有GNSS系統(tǒng)實現(xiàn)兼容性和互操作性。1.23格洛納斯衛(wèi)星

16、導(dǎo)航系統(tǒng) global navigation satellite system（GLONASS）是俄羅斯研發(fā)、建設(shè)和維護(hù)的一個全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。格洛納斯是全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（global navigation satellite system）的俄文音譯。1976年開始研發(fā)，1993年具備初始運行能力，2011年實現(xiàn)全球正式運行。可全天候、全天時地為全球范圍各類用戶提供定位、導(dǎo)航及授時服務(wù)。由衛(wèi)星星座、監(jiān)控系統(tǒng)和用戶設(shè)備三部分組成。1.24多模融合衛(wèi)星定位 multi-mode satellite fusion positioning在多個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之間實現(xiàn)兼容性和互操作性的衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)。

17、1.25衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng) GNSS augmentation system為提高和改善全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精度、可用性、完好性和連續(xù)服務(wù)能力等而開發(fā)建設(shè)的各種增強(qiáng)服務(wù)系統(tǒng)。主要有全球星基增強(qiáng)系統(tǒng)、廣域星基增強(qiáng)系統(tǒng)、局域地基增強(qiáng)系統(tǒng)和連續(xù)運行參考站系統(tǒng)等。1.26連續(xù)運行參考站系統(tǒng) continuously operating reference system（CORS）也稱連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)。利用GNSS、計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，在一個特定范圍內(nèi)按適當(dāng)間距建設(shè)的若干個連續(xù)運行的固定參考站組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。由基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)發(fā)播系統(tǒng)、用戶應(yīng)用系統(tǒng)五個部分組成。

18、可向各類用戶提供提供快速而準(zhǔn)確的定位和導(dǎo)航服務(wù)。1.27國際衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù) international GNSS service（IGS）提供全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（包括GPS、BDS、GLONASS和Galileo等）的衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星鐘差以及相應(yīng)衛(wèi)星系統(tǒng)的地面基準(zhǔn)站坐標(biāo)等方面信息的國際組織。1.28精度衰減因子 dilution of precision（DOP）簡稱精度因子。在衛(wèi)星導(dǎo)航和定位中，用來衡量觀測衛(wèi)星的空間分布對絕對精度影響的指標(biāo)。分為三維位置精度因子（position dilution of precision，PDOP）、水平分量精度因子（horizontal dilution of precision，HDOP）、垂直分量精度因子（vertical dilution of precision，VDOP）、時鐘誤差精度因子（time dilution of precision，TDOP）以及對三維位置和時鐘誤差綜合影響的幾何精