如何选择测量基准面

1.大地水准面

测量基准面

尽管地球的表面高低不平，很不规则，甚至高低相差很大，如最高的珠穆朗玛峰高出海平面达8844.43m，最低的太平洋西部的马里亚纳海沟低于海平面达11022m。但是这样的高低起伏，相对于半径近似为6371km的地球来说还是很小的。又由于海洋面积约占整个地球表面的71％，陆地面积只占29％，因此，可以将海水面延伸至陆地所包围的地球形体看作地球的形状。设想有一个静止的海水面，向陆地延伸而形成一个闭合曲面，这个曲面称为水准面。水准面作为流体的水面是受地球重力影响而形成的重力等势面，也是一个处处与重力方向垂直的连续曲面。由于海水有潮汐，海水面时高时低，因此，水准面有无数个，将其中一个与平均海水面相吻合的水准面称为大地水准面，如图1-2-1（a）所示，其是高程的起算面。大地水准面所包围的地球形体称为大地体。

由于海水面是个动态的曲面，平均静止的海水面是不存在的。为此，我国在青岛设立验潮站，长期观察和记录黄海海水面的高低变化，取其平均值作为我国的大地水准面的位置（其高程为零），并在青岛建立了水准原点。

2.地球椭球面

由于地球内部质量分布不均匀，引起局部重力异常，导致铅垂线的方向产生不规则的变化，使得大地水准面上也有微小的起伏，成为一个复杂的曲面，如图1-2-1（a）所示。因此，无法在这一复杂的曲面上进行测量数据的处理。为了测量计算工作的方便，通常用一个非常接近大地水准面，并可用数学式表示的几何形体来建立一个投影基准面。这一几何形体是以地球自转轴NS为短轴，以赤道直径WE为长轴的椭圆绕NS旋转而成的椭球体，作为地球的理论形体，称为旋转椭球体[图1-2-1（b）]。这样，测量工作的基准面为大地水准面，而测量计算工作的基准面为旋转椭球面。(www.xing528.com)

地球椭球体形状和大小的参数取决于椭球的长半轴ɑ和短半轴b，以及另一个参数——扁率f：

随着科学技术的进步，可以越来越精确地确定这些参数。到目前为止，已知其精确值为长半轴：ɑ＝6378.137km；短半轴：b＝6356.752km；扁率：。

由于旋转椭球的扁率很小，因此当测区范围不大时，可近似地将旋转椭球作为圆球，其半径近似值为

图1-2-1　地球的自然表面、大地水准面和旋转椭球体

（a）大地水准面；（b）旋转椭球体