地面点位的确定

地面点位的确定

1、地理坐标系
    当研究和测量整个地球的形状、大小，或者进行大面积的工作时，可采用地理坐标来确定地面点在大地水准面上的投影坐标位置。地理坐标有两种表示方法：
    1）天文坐标系：把地球当作球体，以垂线为基准，用天文经纬度（Φ，λ）来表示坐标位置。
    通过地轴的任一平面称为子午面。子午面与地球表面的交线称为子午线，也称经线。其中，通过英国格林尼治天文台的子午线，称为本初子午线。
    通过地球中心并与地轴正交的平面成为赤道面。它与地球表面的交线称为赤道，其它不通过球心和地球表面的交线称为纬线。
    从本初子午线向东由0度至180度，称为东经；向西由0度至180度称为西经。实际上东经180度和西经180度是同一个子午面。
    从赤道向北由0度至90度，称为北纬；从赤道向南由0度至90度，称为南纬。
    2）大地坐标系：用旋转椭球体表示地球，以法线为基准，用大地经纬度（B，L）来表示坐标位置。

2、平面直角坐标系
当研究小范围地面形状和大小时，可用平面代替球面，此时可采用平面直角坐标系统。
平面直角坐标的表示方法：X轴表示纵轴，即南北方向；Y轴表示横轴，即东西方向。

3、我国的两种坐标系统
    1）1954年北京坐标系
    2）1980年国家大地坐标系
    我们通常称谓的北京54坐标系、西安80坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。我国参照前苏联从1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)椭球体建立了我国的北京54坐标系，1978年采用国际大地测量协会推荐的1975地球椭球体建立了我国新的大地坐标系--西安80坐标系，目前大地测量基本上仍以北京54坐标系作为参照，北京54与西安80坐标之间的转换可查阅国家测绘局公布的对照表。

4、用水平面代替水准面的范围
    1）水准面的曲率对水平距离的影响
    如图，设DAE为水准面，AB为其上的一段圆弧，设长度为S，其所对圆心角为θ，地球半径为R。另自A点作切线AC，设长为t，如果将切于A点的水平面代替水准面，即以相应的切线段AC代替圆弧AB，则在距离方面将产生误差ΔS，由图得，
    其中，

    则
    因角一般很小，故可略去五次方以上各项，并以代入，则得：
         ，
    在上式中取，则
    当时，
    当时，
    当时，
    当时，
    由上述计算可知，当水平距离为10km时，以水平面代替水准面所产生的距离误差为距离的1/1217700，现在最精密距离丈量时的容许误差为其长度的1/100万。因此可得出结论：
    在半径为10km的圆面积内进行长度的测量工作时，可以不必考虑地球曲率；也就是说可以把水准面当作水平面看待，即实际沿圆弧丈量所得距离作为水平距离，其误差可忽略不计。

    2）水准面的曲率对水平角度的影响
    球面角超：式中：P——球面多边形面积；R——地球半径。
    测量工作中实测的是球面面积，绘制成图时则绘成平面图形的面积。
    当时，；当时，
    当时，；当时，
    由此表明：对于面积在以内的多边形，地球曲率对水平角度的影响只有在最精密的测量中才需要考虑，一般的测量工作是不必考虑的。