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由于空間直角坐標(biāo)無法明確反映出點(diǎn)與地球之間的空間關(guān)系, 為了解決這一問題, 在測(cè)量中引入了大地基準(zhǔn) , 并據(jù)此定義了大地坐標(biāo)系 。

一、大地基準(zhǔn)

大地基準(zhǔn)指的是用于定義地球參考橢球的一系列參數(shù), 包括如下常量:

① 橢球的大小和形狀: 通常用長(zhǎng)半軸和扁率 f 或偏心率e 來表示。

②橢球短半軸 的指向 : 通常與地球的平自轉(zhuǎn)軸平行。

③橢球中心的位置: 根據(jù)需要確定。若為地心橢球, 則其中心位于地球質(zhì)心。

④本初子午線: 通過固定平極和經(jīng)度原點(diǎn)的天文子午線, 通常為格林尼治子午線。

二、大地坐標(biāo)系

以大地基準(zhǔn)為基礎(chǔ)建立的坐標(biāo)系被稱為大地坐標(biāo)系。由于大地基準(zhǔn)又以參考橢球?yàn)榛A(chǔ), 因此, 大地坐標(biāo)系又被稱為橢球坐標(biāo)系。采用大地坐標(biāo), 可以在地球表面上對(duì)點(diǎn)的位置進(jìn)行量度, 通過被量度點(diǎn)的參考橢球面法線與各個(gè)參考面之間的關(guān)系, 可確定該點(diǎn)的大地經(jīng)度 L、大地緯度B 和大地高 /橢球高H, 如下圖所示：

1、大地緯度

某點(diǎn)的大地緯度是在該點(diǎn)所處子午面上所量測(cè)的赤道面與過該點(diǎn)的參考橢球面法線所夾的銳角, 在赤道以北為正, 在赤道以南為負(fù)，用符號(hào) B 表示。

2、大地經(jīng)度

某點(diǎn)的大地經(jīng)度是在赤道面上所量測(cè)的從本初子午面到該點(diǎn)所處子午面間的夾角，用符號(hào) L 表示。

3、大地高

某點(diǎn)的大地高是從參考橢球面沿過該點(diǎn)的法線量測(cè)至該點(diǎn)的距離。如果參考橢球面在該點(diǎn)的下方, 則大地高為正; 如果參考橢球面在該點(diǎn)的上方, 則大地高為負(fù)，用符號(hào) H 表示。