大地测量系统与参考框架.ppt

大地测量系统和参考框架-工测-儿童、大地测量系统和参考框架，一.大地测量常数和大地测量坐标系统二.大地测量参考框架三.高程系统和框架四.重力参考系统和重力参考框架五.时间系统和时间参考框架， 一、大地测量时空基准大地测量时空基准是指大地测量基准和时间基准，它由相应的大地测量系统和时间系统以及相应的参考框架构成。 大地测量系统和时间系统是一个整体概念，大地测量的参考帧和时间参考帧是大地测量系统和时间参考系统的具体实现。 2 .大地测量系统和大地测量参考框架(1)大地测量系统规定了大地测量的起算标准和尺度标准及其实现方式(包括理论、模型和方法)。 大地坐标系包括坐标系、高程系统/深度标准和重力参考系统。 2、大地测量系统和大地测量参考帧(2)大地测量参考帧是大地网(点)或其他实体(静止或运动的物体)，它是基于大地测量系统规定原则，采用大地测量技术在世界或地区范围内测量的，由固定在地面上的点构成。 是大地测量系统的具体实现。 对于大地坐标系统，大地参考帧有三种类型：坐标(参考)帧、高程(参考)帧和重力测量(参考)帧。 (3) .大地测量基准建设任务大地测量基准建设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。 建立并维持座标框架、高程框架和重力框架。 3、时间系统和时间参考框架(1)时间系统时间系统规定时间测量参考标准，包括时间参考标准和时间间隔尺度标准。 (2)时间参考框架在全球或地区范围内通过时间、时间、频率的测量技术实现并维护统一的时间系统。 为了守时，随时获得世界，用精密的天文钟记录天文钟的结果，根据天文钟的运行规则，随时指示外插的世界时，这项工作就叫做守时，即保持时间。 最初用来保持时间的钟是天文钟。 二战后，石英钟承担了守时的任务。 目前，各国用原子钟保持时间。 授时系统是确定正确时刻播放的作业系统，中国多个天文台参加时间测量，陕西天文台准时播放时间，用于全国校准时间。 二、大地测量常数和大地测量坐标系统，大地测量系统包括两个方面的概念：一是大地测量系统采用的大地测量常数的确定，二是大地测量必须满足的条件。 1 .大地测量常数大地测量常数是指与地球一起旋转，最适合地球表面的旋转椭圆体(地球椭圆体)的几何学和物理参数。 分为基本常数和导出常数。 基本常数唯一定义了大地测量系统。 推导常数由基本常数推导，便于大地测量的应用。 练习题，119 .在以下系统中，属于大地测量参考系统的是() a坐标系b .海拔系c .深度基准d .重力参照系e .时间系，2 .大地测量常数和大地测量坐标系，1 .大地测量常数(1)大地测量基本常数地球椭球的几何特性和物理特性可以用四个基本常数完全确定。 赤道半径a；重力常数(包括大气质量) GM； 地球动力学形状因子J2； (地球重力场二次带球谐振系数)地球的自转角速度，图，练习题，120 .一般所说的大地测定基本常数是什么？ a .赤道半径aB .重力常数(包括大气质量) GMC .地球动力学形状因子J2D .地球自转角速度E .扁平率f21 .以下大地测量常数中，属于物理常数的是：a .长半径aB .重力常数(包括大气质量) GMC .地球重力场二次带球谐振系数J2D .地球自转角速度E .扁平率，2 .大地测定常数和大地测定坐标系，1 .大地测定常数(2)主要的大地测定导出常数椭球体短半轴b :椭球体第一心率e :椭球体第二偏心率e :椭球体几何扁平率f : 2 .大地测量常数和大地测量坐标系，1 .大地测量常数(3)属于旋转椭圆体的物理常数的椭圆体的正常重力位U0 :椭圆体的正常重力位:椭圆体的正常重力扁平率f : 2 .大地测量常数和大地测量坐标系1 .大地测量常数(4)国际测量和地球物理联合会(IUGG )推荐的大地测量常数IUGG分别在1971年、1975年、1979年推荐3组大地测量常数，它们对应于大地测量参考系统1967(GRS67 )、IUGG75、GRS80。 我国西安80坐标系统采用IUGG75大地测量常数。 现在广泛使用的是对应gr型s80的大地测量常数。2 .大地常数和大地坐标系，2 .应满足大地坐标系的条件(1)大地坐标系的类别大地坐标系是固定在地球上，与地球一起旋转的非惯性坐标系，也称为大地固定坐标系。 根据原点位置，分为地心坐标系和参考心坐标系。 前者的原点与地球的重心一致，后者的原点与参照椭球体的中心一致(参照椭球体是指最适合某个地域或国家地球表面的地球椭球体)。 从表现形式来看，常用的大地坐标系有空间直角坐标系、大地坐标系两种形式。 (2)地(参)心坐标系应满足的条件，2 .大地测量常数和大地测量坐标系，2 .大地测量坐标系应满足的条件(2)地(参)心坐标系应满足的条件I :心坐标系心坐标系应满足以下4个条件。 原点位于整个地球(合海洋和大气)的重心尺度是广义相对论意义的局部地球框架内的尺度将国际时间局()测定的某个历元的协议地极(CTP )和零子午线定向，称为地球方向参数EOP (例如BIH1984.0是指z轴和x轴分别为BIH历1984.0年) 2 .大地常数和大地坐标系，2 .应当满足大地坐标系的条件(2)应当满足大地(参照)中心坐标系的条件I :由于中心坐标系的中心空间直角坐标系在几何上是一般的定义，坐标系的原点位于地球的重心，z轴和x轴的方向由某个历元的EOP决定，y和x、z构成空间右手直角坐标系。 地心大地坐标系统的原点与总地球椭球中心(即地球的重心)一致，椭球旋转轴与协议地极为一致，起始大地的子午面与零子午面一致。 2 .大地常数和大地坐标系，2 .应当满足大地坐标系的条件(2)应当满足大地(参照)中心坐标系的条件I :中心坐标系的原点在基准椭圆体的中心，z轴(椭圆体旋转轴)与地球的旋转轴平行，x轴在基准椭圆体的赤道面，与天文开始子午面平行。 三.大地测量参考帧，一.大地测量坐标帧的基本方法(一)地下坐标帧是地下坐标系统的具体实现。 全局地基坐标帧一般由非常长的基线干扰测量(VLBI )、卫星激光测距(SLR )、激光测月(LLRLR )、全球定位系统(GNSS )、卫星多普勒定位(DORIS )等空间测量技术构成，也称为测地测量控制网，并且由数据处理三.大地测量参考框架，一.大地测量坐标框架的基本方法(一)大地坐标框架区域的大地坐标框架一般由三级构成。一级是GNSS连续运行站构成的动态地基坐标帧，它是区域地基坐标帧的主要控制，二级是由一级GNSS连续运行站和定期测量的大地控制点构成的标准动态地基坐标帧，三级是与一级、二级GNSS连续运行的基站和测量的加密(2)中心坐标框架的传统中心坐标框架由经典大地测量技术测量的天文大地网来实现和维持，一般由中心坐标系统定义，是区域性、二维性、静态的中心坐标框架，是中心坐标系统的实现。 20世纪，世界大部分国家和地区采用天文大地网，实现和维护了各自的心坐标框架。 4、海拔系统和帧；1、海拔系统(1)概念采用由用不同的基准面表示地面点的高低产生的若干不同的海拔表示法； 有正高、正常高、力高、大地高等系统。 (2)海拔基准面的种类海拔基准面基本上有两个：一个是大地水平面，它是正高和力高的基准面，第二个是椭圆面，它是大地海拔的基准面。 另外，为了克服正高无法正确计算的困难，采用正常高，以大地那样的水准面为基准面，它与大地的水准面非常接近。 4 .高程系统和框架；2 .高程基准高程基准定义陆地高程测量的起点。 区域海拔基准可以在验潮站的长期平均海面确定，通常将该平均海面的海拔定义为零。 在地面上预先设置固定点(组)，用精密水平的测量方法测量固定点与其平均海面的高低差，决定固定点(组)的海拔。 该固定点称为水准原点，其海拔是在地域水平测量的计算海拔。 3 .海拔框架海拔框架是海拔系统的实现。 一般采用海拔控制网的方法实现和维护。 5 .重力参考系统和重力参考框架；1 .重力参考和重力参考系统的重力是重力加速度的简称。 重力测量是指测量空间中微小的重力加速度。 重力基准是确定某个国家或地区的(绝对)重力值的基准。 20世纪5070年代，我国采用波茨坦重力标准，我国重力参考系统采用克拉索夫斯基椭球常数。 20世纪80年代，我国的重力基准是用国际比较的高精度相对重力计测量的，重力参考系统采用了IUGG75椭球常数和相应的正常重力场。 2 .重力框架重力测量框架由分布于全国的几个绝对重力点和相对重力点构成的重力控制网和用作相对重力尺度基准的几个长短基线构成。 六、时间系统和时间参考框架，时间系统规定时间测量参考标准，包括时间参考标准和时间间隔尺度标准。 时间系统也称为时间标准或时间标准。 由于频率基准规定“秒长”的尺度，任何时间基准都必须基于某个频率基准，因此时间基准也称为时间-频率基准。 时间参考帧架构是在全球或地区范围内通过时间、时间、频率的测量技术实现并维护统一的时间系统。 1 .作为时间标准的条件，可以满足稳定性和重现性的要求，广泛认识的时间标准可以成为衡量时间的标准。 一般来说，周期性运动都可以作为测量时间的标准。 例如地球自转、地球绕太阳公转、月亮绕地球旋转、单摆振动、原子内部超微结构能级迁移辐射或被吸收的电磁波等。 6 .时间系统和时间参考的框架，1 .作为时间基准的条件，在上述周期运动中，被认为被称为时间系统的仅仅是地球的自转，地球绕太阳的公转，月球绕地球的旋转，铯原子内部的超微结构能级迁移辐射的电磁波。 前三种是唯一的自然现象，没有重现性问题，现代发现了稳定性问题，但由于能够长期满足应用要求，因此它们成为过去公认的时间测量标准。现已知铯原子内部超微结构能级迁移辐射的电磁波稳定性和再现性最高，因此近代已取代前三种成为时间测量的标准。 6 .时间系统和时间参考框架，2 .