【森城市】GIS数据漫谈（四）— 坐标系统

坐标系统

地球表面并不是一个标准的正球体，根据2020年的测量成果，珠穆朗玛峰高程为8848.86m，而地球上最深的海沟——马里亚纳海沟深度为11034 m。两者相差了将近 20 km！由于地球的自然表面凹凸不平，形态复杂，显然不能作为测量的基准面。所以人们开始寻求一种与地球自然表面接近的规则曲面来代替不规则的地球表面。地球表面积中海洋面积约占71%，陆地面积仅占29%。于是利用水准面表示地球的物理表面，简单说就是假设有一个静止的海水面（一个无波浪、无潮汐、无水流、无大气压变化，处于流体平衡状态的静止海平面），向陆地延伸形成的一个封闭曲面来表示地球的物理表面。

现实中海水面会受潮汐影响不断变化，所以人们在海滨设立验潮站，通过长期观测，求出海水面的平均高度。通过平均高度的这个水准面称为大地水准面，又称高程基准面。我国现在规定的高程基准面为1985高程基准 。

参考：国家大地测量基本技术规定 GB 22021-2008

大地水准面忽略地面上的凹凸不平，但地球内部质量分布的不均匀，大地水准面仍是起伏不平的。虽然非常接近一个规则椭球体，但并不是完全规则，没有办法用数学模型定义和表达。

于是人们又进一步假设用一个旋转椭球体的表面来逼近大地水准面，又称地球椭球体。旋转椭球体是一个椭圆围绕其短轴旋转而形成的形体，其长半轴a（赤道半径） 大于短半轴b（极半径）。扁率f=(a-b)/a。