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海拔高程能够准确测量吗?


http://www.sina.com.cn 2005年09月19日 18:18 《百科知识》

  地球是一个绕其极轴旋转的质体,极轴就是在普通地球仪上看到的那根旋转轴,同时,我们又可以看到通过旋转轴跟地球仪的两个交点有一组大圆线,称为经线,并且还有一组跟旋转轴相垂直的圆线,称为纬线,由经线与纬线组成的格网就构成了地理坐标系。可以说,地球上的任一点均有其经纬度值。地球仪上的大洋、大洲、国家、城市、山川河流、交通线路等的位置、方位、距离都可在地理坐标系中确定。可是如何确定地物在三维空间中的具体位置呢?

  在测绘工作中,我们将大地高作为地面点的第三维坐标。为了便于比较任意两点的高度差异,还需要确定一个高程的起算点或基准面(我国采用1985年黄海平均海水面作为我国统一的高程基准面)。高程总是相对某一起算面来度量的,大地水准面既是一个几何面,又是一个物理面,更重要的是大地水准面是静止的海水面。因此,自然可以选择大地水准面作为高程起算面,这种高程度量系统称为海拔高程系统,在大地测量中又称正高系统。一般,地形图上标出的高程就是海拔高程。

  严格的海拔高程(简称海拔高),是地面点沿重力线到大地水准面的距离。当大地水准面在陆地下面,这段距离实际上是不能直接测定的。假设从海平面(可认为是大地水准面,其高程为零)起测,用水准测量的方法测到陆上某待定高程点,那么利用位差等于常数的原理,将水准路线每小段高差乘以该高差段的重力值的结果(位差),应等于待测点严格海拔高程乘以它沿重力线到大地水准面上的重力平均值。因此,严格的海拔高等于沿水准路线测得的位差除以该重力平均值。但这个沿地下垂线上的重力平均值是不可能准确求得的,只能采用某种地壳密度模型的假定下推算的粗略近似值。为克服这种不可测性,同时避免水准路线上的重力测量工作,所有的重力值都用已知的正常重力公式计算得到,用这种方法得到的海拔高称为近似海拔高。

  为了克服上述严格海拔高程的不可测性,另一种普遍采用的方法是将沿重力线到大地水准面的重力平均值换成正常重力值的平均值,后者可以精确计算,水准路线上的重力仍采用实测重力值。用这种方法定义的高程系统称为正常高系统。由于平均重力值的改变,其效果相当于高程起算面的改变,即不再是大地水准面,而称为似大地水准面。似大地水准面在海洋上同大地水准面一致,在陆地则有差别。目前,我国的法定高程系统是正常高系统。

  (节选自《数字地球与测绘》,百科知识杂志社编辑整理)

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