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坐标参考系统和定位

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本书旨在为全球空间数据基础设施 (GSDI) 计划开发的空间数据基础设施手册中关于坐标参考系统GNSS 测量的新章节开发内容。本章的目的是提供关于全球坐标参考系统(例如,WGS 84,ITRFxx/GRS80)的基础理解的较高层次信息,以及来自世界不同地区和国家的案例研究,这些案例研究讲述了将他们的基准与全球坐标参考系统联系起来所面临的挑战。由于最终产品将被整合到便携式文档格式 (PDF) 文档中,因此从开放源代码中提取足够的信息非常重要,以便用户无需从一篇又一篇的文章中跳转来获取关于全球坐标参考系统和定位的较高层次信息。内容将浓缩成一个包含 15-20 页的章节。

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截至 2005 年 1 月 26 日,我们对贡献的愿望清单如下

  1. 从开放源代码中提取信息,以纳入本章
  2. 图形和图表
  3. 来自世界不同地区和国家的案例研究,用于与全球坐标参考系统(例如 WGS 84 和 ITRFxx/GRS80)建立联系
  4. 任何标记为 TBSL (To Be Supplied Later) 的内容

背景和理由

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与 SDI 手册一致,本节建立了主题的背景、上下文和理由,适合作为所有读者的概览,但目标是管理人员和最终用户。

大地基准

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大地测量学中,参考椭球是一个数学定义的表面,它近似于地球的真实形状或大地水准面。它被用作执行大地测量网络计算和计算[地理]点坐标的表面。

在数学上,参考椭球是一个扁率 (扁平) 的旋转椭球,它有两个不同的轴,一个赤道半长轴 和一个极半短轴 。旋转椭球是通过绕半短轴 旋转椭圆而得到的(参见参考椭球)。

扁率 定义为

- 来自参考椭球

GRS80 被国际大地测量与地球物理学联合会 (IUGG) 于 1979 年 12 月在澳大利亚堪培拉举行的第 XVII 届大会上采用。

对于 GRS80, = 6 378 137 米,并且 = 0.003 352 810 681 18

外部链接

  1. IUGG 主页
  2. IAG 测地学家手册 - 1980 年测地参考系

大地水准面

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大地水准面是地球形状的近似表示。根据 C.F. 高斯 的说法,它是“地球的数学图形”,事实上,它是地球的 重力场。大地水准面是平均与平均 海平面 重合的等势面。- 改编自 大地水准面

大地水准面具有不规则的表面,与椭球体不同,它无法用数学公式表达。

大地测量学 中,高度是某点(通常在地形表面,例如山顶)垂直于参考面的距离。- 改编自 高度

椭球高度以参考椭球为其参考面。大地高度以大地水准面为其参考面。

坐标系

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笛卡尔坐标系

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笛卡尔坐标

地理坐标系

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地理坐标系
纬度
经度

网格/图像坐标系

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未校正图像 CRS
地理校正图像 CRS
w:Image georeferencing Transformation图像地理配准变换

全球坐标参考系

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地心 XYZ (TBSL)

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国际地球参考系 (ITRS)

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国际地球参考系 (ITRS)

国际地球参考框架 (ITRF)
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国际地球参考框架 - 国际地球参考框架 (ITRF) 是一组具有其三维笛卡尔坐标的点,它们实现了理想的参考系,即国际地球参考系 (ITRS)

历元 (TBSL)
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1984 年世界大地测量系统 (WGS 84)

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NIMA 技术报告 TR8350.2,“国防部 1984 年世界大地测量系统,其定义及其与局部大地测量系统的关系”

板块构造和定位

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板块构造

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如何确定位置
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GNSS 通过 三边测量 确定地球上的位置。

椭球高度和大地高度
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卫星星座

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全球定位系统 (GPS)
GLONASS
伽利略定位系统

组织问题

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与 SDI 食谱一致,本节介绍旨在交互的组织、角色和软件系统的设计架构。

本节将提供案例研究,展示世界各地不同地区和国家如何与全球空间参考系统相衔接。

区域参考框架

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国际大地测量协会 (IAG) 第 1.3 小组委员会:区域参考框架

欧洲 (TBSL)

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南美洲和中美洲 (TBSL)

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北美洲 (TBSL)

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非洲 (TBSL)

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亚太地区 (TBSL)

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IAG SC1.3e:区域参考框架 - 亚太地区
亚太地区地理空间基础设施常设委员会 (PCGIAP) 工作组 1:区域大地测量

南极洲 (TBSL)

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国家基准

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澳大利亚

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澳大利亚大地基准 (GDA)
参考框架:ITRF92(国际地球参考框架 1992),历元 1994.0,椭球:GRS80

新西兰

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新西兰大地基准 2000 (NZGD2000)
参考框架:ITRF96(国际地球参考框架 1996),历元 2000.0,椭球:GRS80

新西兰位于澳大利亚板块太平洋板块的边界线上,因此是一个地球物理活跃地区。缓慢的地壳变形(板块构造)的影响约为每年 5 厘米。这些变化将通过使用速度模型来管理,从不同于基准参考历元的时间点进行的观测中生成 NZGD2000 坐标。这将允许专业用户为不同于参考历元的时间生成坐标。

OSGB36(英国测量局大不列颠 1936)
参考框架:OSGB36,椭球:Airy 1830

其他国家 (TBSL)

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实施问题 (TBSL)

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标准和规范

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ISO 19111:2003,地理信息 - 坐标空间参考 - 仅范围;ISO 标准拥有版权
ISO 19127,地理信息 - 大地测量代码和参数 - 仅范围;ISO 标准拥有版权
OpenGIS 实施规范:坐标转换服务,修订版 1.00
OGC 摘要规范:主题 2 - 坐标空间参考
OGC Web 坐标转换服务 (WCTS)
推荐的常见 CRS 定义的 XML/GML 3.1.1 编码(CRS 的 XML)
推荐的图像 CRS 定义的 XML/GML 3.1.1 编码(ImageCRS)

注册中心

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定位和自然灾害 (TBSL)

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华夏公益教科书