大地坐标系
亦称“大地测量坐标系”或“地固坐标系”。以参考椭球面为基准面的坐标系,空间一点的位置用大地经度L、大地纬度B和大地高H表示。以参考椭球中心为原点、地球椭球赤道面和大地起始子午面为起算面并依地球椭球面为参考面而建立的地球椭球面坐标系。地面点的位置用大地经度、大地纬度和大地高度表示。它是大地测量的基本坐标系,包括地心大地坐标系和参心大地坐标系。我国2008年7月1日起启用2000国家大地坐标系。
中文名称：大地坐标系
外文名称：geodeticcoordinatesystem
类：别：大地测量的基本坐标系
起：算面：地球椭球赤道面和大地起始子午面
东：经：（0~180度）
西：经：（0~180度）
1、基本概念
亦称地理坐标系或椭球坐标系，是大地测量学中最常用的一种坐标系。
大地坐标系的基本参考面是经过椭球定位后的参考椭球面。
参考椭球的短轴平行于地球的协议平自转轴(通过协议国际地极原点CIO的自转轴),参考椭球的起始大地子午面平行于格林尼治平均天文台子午面(由多个天文台的观测数据推算确定的格林尼治平均天文台(经度零点),并包含协议平自转轴的格林尼治子午面),这时参考椭球的赤道平面与地球平赤道面(过地球质心与协议平自转轴正交的平面)平行。
大地坐标系
大地经度L是过该点的大地子午面与起始大地子午面的夹角(0°~180°),从起始大地子午面向东量取为正,称为东经;向西量取为负,称为西经。
大地高H是该点沿椭球面法线到参考椭球面的距离。(B,L)是大地坐标的水平分量,H是高程分量。
大地坐标系分参心大地坐标系(又称区域大地坐标系)和地心大地坐标系(又称全球大地坐标系)两类:前者中参考椭球短轴不一定与地球协议平自转轴重合,但平行,参考椭球面只和一个区域大地水准面密合;后者中参考椭球又称总地球椭球,其短轴与地球协议平自转轴重合,且椭球中心与地球质心重合,椭球面与全球大地水准面密合。
一个国家的大地测量常采用适合于本国的参心大地坐标系;全球大地测量和卫星大地测量均采用地心大地坐标系。
2、表示方法
大地坐标
可表示为A(L,B)A(λ,Φ)；
子午面、起始子午面、子午圈(子午线、经线)；赤道面、平行圈(纬圈)；
大地经度(L)通过某点p的子午面与起始子午面的夹角；
大地纬度(B)在椭球面上的某一点p做一个与椭球体相切的平面，过该点做垂直于此平面的直线，这条直线称为该点的法线，此法线与赤道面的交角。
大地经纬度是以法线为依据的，即以参考椭球面作为基准面。
P点的位置通常用天文测量的方法来测定，表示为天文经度(λ)和天文纬度(Φ)。
天文经纬度是以铅垂线为准的，即以大地水准面为依据。
因铅垂线与法线不重合，故λ≠L,Φ≠B
依据铅垂线相对于法线的关系(称为垂线偏差)，可将λ、Φ改算为L、B
3、具体应用
取地球椭球面为基准面作为测量地面点位置的参考系。世界各个国家、地区多采用适合自己测绘所需的大地坐标系。
建立在参考椭球体上的坐标系。不同国家和地区所采用的参考椭球体不完全相同。大地坐标系的基本方向是参考椭球体面的法线。地面上一点的法线同参考椭球体的赤道面之间的夹角称为大地纬度(B)。
该法线同参考椭球体旋转轴所构成的平面称为大地子午面,该点的大地子午面同参考椭球体上相应的本初子午面之间的两面角称为大地经度(L)。大地经纬度也分别用东西经和南北纬来表示。它和天文坐标系都是二维球面坐标系,故统称为地面点位置的地理坐标系。例如:
1927年北美坐标系,参考椭球为1866年克拉克椭球,长半径a=6378206m,扁率f=1∶294.978,大地原点在美国堪萨斯州;
1956年南美暂定坐标系,参考椭球为1910海福特椭球,长半径a=6378388m,扁率f=1∶297,大地原点在LaCanoa;
1950年欧洲坐标系,取1910海福特椭球,大地原点在赫尔默特塔;
日本的东京坐标系,取贝塞尔椭球,长半径a=6377397m,扁率f=1∶299.152,大地原点在旧东京天文台;
中国1980年大地坐标系,取1975年国际大地测量学和地球物理学联合会推荐的GRS—75椭球,长半径a=6378140m,扁率f=1∶298.257,大地原点在陕西省泾阳;
美国国防部的“1972年世界大地坐标系”的地球参数为,长半径a=6378135m、扁率f=1∶298.26、地心引力常数GM=3986008×108m3s-2。
国际大地测量学与地球物理学联合会第17次大会推荐的“1980年大地测量参考系统”的地球参数为,长半径a=6378137m、扁率f=1∶298.257、地心引力常数(包括大气层)GM=3986005×108m3s-2、动力形状因子(不含潮汐永久变形)J2＝108263×10-8、自转角速度ω=7292115×10-11rad/s,其原点是地球的质心,短轴平行于国际协义原点所定义的方向,起始子午圈平行于国际时间局采用的经度零子午圈。
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