大地原点

在测绘学中，主要有两大类问题：

1. 地理坐标系，主要是严格定义球面坐标的方法。有很多种。

2. 投影坐标系，主要是如何将地理坐标系（球面坐标）转化成平面坐标。方法也有很多种。

关于地理坐标系，百度上有个定义：“纬度 是指某点与地球球心的连线和地球赤道面所成的线面角，其数值在0至90度之间。位于赤道以北的点的纬度叫北纬，记为N；位于赤道以南的点的纬度称南纬，记为S”。
对于现代高精度测量和高精度导航来讲，这个定义太粗糙了。要求高了的话，就乱套，没法使用了。
为了满足高精度的测量、制图、导航等应用，就必须严格定义地理坐标系。

严格定义地理坐标系需要这样两个定义：标准椭球体的定义和这个标准椭球体的位置。

标准椭球体定义包括：长半轴（短半轴）和扁率。这个各国差异不是太大。

标准椭球体的位置：这个问题简单说就是把质心放到哪里，是不是和地球质心重合。一般各国都是不重合的。美国和中国各自所用的标准椭球体质心互相不重合，而且都是不在地球质心位置上。但是美国国防部开发的GPS系统，它的标准椭球体的质心是和地球质心重合的。

为什么各国要定义不同的地理坐标系呢？大家统一成完全一致的不是更方便吗？
原来，各国定义自己的地理坐标系是为了解决这么一个问题：地表上同一地点的不同高程的经纬度必须完全一致。这个问题具体地说，就是一个烟筒戳在那里，不能上边和下边的经纬度不一样；一个人站在任何地方，不能头顶和脚底的经纬度不一样。其实，世界上没有任何一个地理坐标系能够完美的解决这一问题，只不过误差大小而已。
美国定义的地理坐标系在美国误差很小，但是在中国就误差太大了；
中国定义的地理坐标系在中国误差很小，但是在美国就误差太大了。

GPS是为了全球使用而定义的，所以在全球误差都不是太大，但也不是很小。用于中国，它不如中国的地理坐标系；用于美国，它不如美国的地理坐标系。大地原点是大地坐标系的标志，它的重要科学作用有两个方面，一个是以它作为起始点，利用大地基准数据推算其它各点大地坐标，另一个是通过大地基准数据，把地球椭球定位确定下来。它对于求定地理位置以及描述地球形状起关键的作用。一个国家或地区的大地坐标系建立以后，一般将相对稳定很长的时期，原点的大地基准数据很长时期内相应地也不会改变

我再来说明一下，为什么正圆球经纬度定义不需要基准面：

假设地球是很圆的纯粹圆球体，如图所示。其中，圆球1为在地球表面，圆球2位于地面以上高空某高度。有一艘舰船在正圆球1的A点，同时在A的正上方正圆球2的B点有一架侦察机。

按照经纬度原始定义，舰船A向总部报告自己位于北纬38度某处（A点到地心的连线与赤道平面夹角为38度）；同时其头顶正上方的侦察机B也报告自己在北纬38度（B点到地心的连线与赤道平面夹角为38度）。所以，无论指定哪一个圆球做基准面，两者得到的经纬度完全一样，没有任何差别，所以纯粹的圆球是不需要基准面的。本帖最后由 苏特米尔 于 2013-4-2 16:57 编辑

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我来说明一下，为什么椭球经纬度定义还需要一个椭球基准面：

为了易于说明，假设地球是扁率很大的很夸张的椭圆球体，如图所示。其中，椭球1为在地球表面的基准面，椭球2为地面以上高空某高度的基准面。有一艘舰船在基准面椭球1的A点，同时在A的正上方基准面椭球2的B点有一架侦察机。

按照经纬度原始定义，不统一基准面，舰船A向总部报告自己位于北纬44度某处（A点到地心的连线与赤道平面夹角为44度）；但是其头顶正上方的侦察机却报告自己在北纬54度（B点到地心的连线与赤道平面夹角为54度）！本帖最后由 苏特米尔 于 2013-4-2 16:53 编辑

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