地球形状与大小测量员

2023-08-20 理论教育版权反馈

【摘要】：由大地水准面所包围的形体，称为大地体。它代表了地球的自然形状和大小。由于地球椭球体的扁率α很小，当测量的区域不大时，可将地球看作半径为6371km的圆球。图7-2 大地水准面与地球椭球体a）大地水准面 b）地球椭球体

1.水准面和水平面

测量工作是在地球的自然表面进行的，而地球自然表面是不平坦和不规则的，有高达8848.13m的珠穆朗玛峰，也有深至11022m的太平洋西岸的马里亚纳海沟，虽然它们高低起伏悬殊，但与地球的半径6371km相比较，还是可以忽略不计的。另外，地球表面海洋面积约占71%，陆地面积仅占29%。因此，人们设想以一个静止不动的海水面延伸穿越陆地，形成一个闭合的曲面包围了整个地球，这个闭合曲面称为水准面。水准面的特点是水准面上任意一点的铅垂线都垂直于该点的曲面。与水准面相切的平面，称为水平面。

2.大地水准面

事实上，海水受潮汐及风浪的影响，时高时低，所以水准面有无数个，其中与平均海水面相吻合的水准面称为大地水准面，它是测量工作的基准面。由大地水准面所包围的形体，称为大地体。它代表了地球的自然形状和大小。

3.铅垂线

由于地球的自转，地球上任一点都同时受到离心力和地球引力的作用，这两个力的合力称为重力，重力的方向线称为铅垂线，测量工作中，取得铅垂线的方法是用细绳悬挂一锤球，细绳在重力作用下形成的下垂线，即为悬挂点O的铅垂线，如图7-1所示。

4.地球椭球体

由于地球内部质量分布不均匀，引起铅垂线的方向产生不规则的变化，致使大地水准面成为一个有微小起伏的复杂曲面，如图7-2a所示，人们无法在这样的曲面上直接进行测量数据的处理。为了解决这个问题，人们选用了一个既非常接近大地水准面，又能用数学式表示的几何形体来代替地球总的形状，这个几何形体是由椭圆NWSE绕其短轴NS旋转而成的旋转椭球体，又称地球椭球体，如图7-2b所示。决定地球椭球体形状和大小的参数为椭圆的长半径a，短半径b及扁率α，其关系式为

α=（a-b）/a （7-1）