地球参考系统、参考框架和参考基准
(2013-12-17 14:49:33)| 分类: 大地测量与地壳形变 |
参考系统可以认为是为了表示位置坐标而定义的类似于标尺作用的参照物的称谓。
例如:若将椭球体看做参照物,则椭球表面的经线、纬线、法线以及相应刻度就共同构成参考系统。
在参考系统的具体实现中,我们不可能把椭球体或者笛卡尔坐标这类人为定义的东西具体标示出来,而只能代之以用固定在地球上的一组标记及其坐标和其他一些参数间接地表示出来,这组标记就是一个框架。
换言之,参考框架就是参考系统的具体实现。例如:ITRF(International Terrestrial Reference Frame)国际地球参考框架就是ITRS(International Terrestrial Reference System)国际地球参考系的一种具体实现。
大地测量的重要任务之一就是建立和维护一个地面坐标参照基准,为各种不同的测绘工作提供坐标参考基准。地面坐标参照基准的建立包括两个方面的内容(陈俊勇,1991):一是从理论上确定地面参照系统的定义和模式,明确定义地面参考系统的地球进动、章动和极移理论,以及这一理论所涉及的地球模型;二是建立符合这一地面参考系统的坐标参考框架,后者由一些具体的地面框架点组成,通过框架点在地面参照系统中的明确坐标值和速度场,来实现和维持所定义的地面坐标参照系统。有了坐标参考框架才能真正从实践上将地球上任意点的位置及其变化在地面参照系统中加以定量描述。
经典大地测量参考基准,是由18世纪末至20世纪中期所建立的天文大地网来维持的大地坐标框架。它是一种近似的三维参考系统,由二维的水平坐标系和通过正高加大地水准面差距(正常高加高程异常)所得大地高的垂直坐标系组合而成。同时它也是非地心的、区域性的、静态的参考系统。实际上,由于测量技术和数据处理手段的制约,这些由天文大地网所建立的坐标参考框架存在着比较大的内部误差和局部畸变,难以满足现代高精度长距离定位、精密测量、地震监测预报和地球动力学研究等方面的需要。
现在随着空间定位技术的发展,利用甚长基线干涉测量(VLBI)、卫星激光测距(SLR)、激光测月(LLR)、
全球定位系统(GPS)和多普勒定轨与无线电定位系统(DORIS)空间技术建立一个现代全球地面参考框架已经得以实现。
参考基准,顾名思义,是测量工作的起点和初始数据(起算数据),任何测量都要与基准相一致。对用以表示几何位置的前空间大地测量时代的经典大地测量参考系统,如我国的1980年国家大地坐标系,基准就是大地原点,其大地坐标L、B,垂线偏差ξ、η,大地水准面高N以及椭球长半轴a和扁率α。任何点的大地坐标、垂线偏差、大地水准面高均可从基准出发通过测量某些量得到。对于想ITRS这样的现代大地测量参考系统来说,基准像我国1980年国家大地坐标系那样定义是不合适的,所以基准一词的意义必须作一定的引申。在这样情况下,基准又可以理解为“完全确定参考系统的必须因素”(宁津生,2000)。原点、尺度、指向及其随时间的变化是坐标系统的基准。

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