铅垂线:

地球自转的离心力和地心引力,它们的合力称为重力,重力的方向即为铅垂线方向。

大地水准面:

我们设想一个只受重力作用,无潮汐风浪影响,完全处在静止和平衡状态的海水面扩展并延伸到大陆下面,从而形成一个与铅垂线方向正交的包围整个地球的封闭曲面。

注意:大地水准面是一个略有起伏的不规则的曲面,由于地表起伏以及地层内部密度变化造成质量分布不均,无法用数学公式把他精确的表达出来,也就不知道大地水准面的形状。故大地水准面不能作为控制测量计算的基准面。

地球椭球:

地球的形状近似于一个两级略扁的旋转椭球,因此世界各国都采用旋转椭球代表地球。它的形状大小与椭球的长短半轴a、b有关系。

习惯上,使用长半轴 a 和扁率 f=(a-b)/a,来表示椭球的形状和大小。

椭球定位:

将地球椭球面与大地水准面的相关位置确定下来的的工作就是椭球定位。这样就能将以大地水准面为基准面的野外测量成果换算到这个表面上,在它上面计算坐标。

参考椭球:

我们把形状和大小与大地体相近,且两者之间相对位置确定的旋转椭球称为地球椭球。参考椭球面是测量计算的基准面,椭球面的法线则是测量计算的基准线。

PS:世界各国总是根据本国的地面测量成果选择一个适合本国情况的参考椭球,所以参考椭球有很多个。

大地坐标系:

大地坐标系是在椭球面上建立起来的一种表示地面点位的球面坐标系。(大地经度L,大地维度B,大地高H)

高斯平面直角坐标系:

它是投影坐标系的一种,根据我国的地理情况,为建立地形图的测量控制和城市、矿山等区域性的测量控制,早在1952年决定,采用高斯克吕格平面直角坐标系。

椭球面是不可展曲面,无论如何选择投影函数,椭球面上的元素,投影到平面上,都会产生变形(角度、长度、面积)。高斯投影是一种等角投影(正形投影),又称为横轴椭圆柱等角投影。想象用一个椭球柱面横套在椭球外面,并与某一条子午线相切,椭球的柱的中心轴通过椭球中心,然后用一定的投影方法将中央子午线两侧各一定经差范围内的地区投影到椭圆柱面上,再将此柱展开即成为投影面。

在投影面上,中央经线和赤道的投影都是直线,并且以中央经线和赤道的交点作为坐标原点,以中央经线的投影为纵坐标,以赤道的投影为横坐标,这就形成了高斯平面直角坐标系。


摘录出自《控制测量学》