在地球测量学中,地球并非被简化为完美的圆球,而是以旋转椭球模型进行数学描述。椭球参数定义了地球的形状和大小,不同国家和国际组织根据实际测量需求建立了多种椭球体系。以下将介绍几种常见的参考椭球及其参数与应用背景。
一、椭球基本参数与计算公式
椭球模型通过以下参数定义:
二、主要参考椭球体系
1. WGS84椭球
所属坐标系:WGS-84坐标系(World Geodetic System 1984)
坐标系性质:地心坐标系,原点为地球质心,Z轴指向协议地球极(CTP,由国际时间服务机构BIH 1984.0定义),X轴指向BIH 1984.0零子午面与CTP赤道的交点,Y轴与Z、X轴构成右手坐标系。
应用范围:GPS全球定位系统的基准椭球,广泛用于国际导航与地理信息领域。
参数:
a=6378137
f=1 / 298.257223563
2. CGCS2000椭球
所属坐标系:2000国家大地坐标系(中国)
坐标系性质:地心坐标系,基于ITRF97参考框架(历元2000.0),通过中国GPS连续运行基准站联合平差建立。
应用范围:中国境内官方测绘与地理信息系统的标准椭球。
参数:
a=6378137
f=1 / 298.257222101
3. BJZ54参考椭球
所属坐标系:北京54坐标系(参心坐标系)
坐标系性质:参心坐标系,原点位于前苏联普尔科沃天文台,基于克拉索夫斯基椭球,经局部平差优化后用于中国地区。
应用范围:曾为中国主要测绘基准,现仍用于部分历史数据与工程领域。
参数:
a=6378245
f=1 / 298.3
4. XiAn80参考椭球
所属坐标系:1980西安坐标系
坐标系性质:参心坐标系,大地原点位于陕西泾阳县永乐镇,基准面采用青岛大港验潮站1952–1979年确定的黄海平均海水面(1985国家高程基准)。
应用范围:替代北京54坐标系,曾为中国大地测量主要标准。
参数:
a=6378140
f=1 / 298.257
三、椭球参数对比
在实际测绘与地理信息系统中,选择某一椭球后,其参数(如b,e^2等)
将通过内部算法自动计算。例如,Anew(或其他软件)会根据输入的a和f直接生成完整的椭球模型参数,确保坐标转换与空间分析的准确性。
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