大地测量学:GIS地理学就是位置数学

大地测量学:GIS地理学就是位置数学

  • 最近更新2022年09月22日

为什么大地测量学是所有制图和导航背后的框架?

大地测量学研究地球过去、现在和未来的形状、方向和位置。它还以极高的准确性研究事物的位置以及事物的发展方向。例如,大地测量仪测量:

  • 东西在哪里
  • 他们去过的地方
  • 他们要去哪里

几何大地测量中,它通过大地基准和坐标系来了解地球的位置。

另一方面,物理大地测量与地球的引力场和大地水准面有关。

继续阅读以了解大地测量学如何成为所有制图和导航背后的框架。

往下看一口深井

人类一直对我们赖以生存的星球充满好奇。实际上,大地测量学可以追溯到公元前 200 年,当时埃拉托色尼 (Eratosthenes) 开始测量两个城市的太阳角度。

在第一个城市,太阳直接位于一口深井的上方。但是在北方的城市里,太阳在井里投下了阴影。他测量了北城阴影的角度和两城之间的距离。

利用这些测量,他用数学方法估计了地球的周长。就在此时,大地测量学诞生了。

这段由 NASA 制作的大地测量视频给出了这个概念的一个更清晰的例子。

美国宇航局 | 向下看一口井:大地测量简史

一切“在哪里”的框架

如果你仔细想想,整个测地学领域都落在了测地学家的肩膀上。因为大地测量学是所有测绘、制图和导航背后的框架。

不久前,测量员会在他们的前后进行测量。使用这个由点、三角测量和星星组成的系统作为参考点,我们可以可靠地将其作为参考系来定位位置。大地测量学家采用椭球模型来确定纬度和经度坐标

实际上,由国家大地测量局管理的国家空间参考系统是所有水平控制(如经度、纬度、SPCS 和高度)的基础。它是用于绘制海岸线和确定法律边界的参考系统。

随着时间的推移,大地测量学家使用无线电天线、望远镜和卫星。例如,世界大地测量系统 WGS84是卫星接收器的参考框架。与NAD83不同,重要的是要注意 WGS84 是地心基准。

现在,大地测量学家使用 GPS 来精确定位陆地上的位置。除此之外,GPS 卫星还可以跟踪陆地的运动。事实上,2022 年及以后的坐标系将包含时间。这包括板块构造运动、重力和大地水准面波动,以及它们如何随时间变化。

地球的自转和重力

国际地球自转和参考系统服务(IERS)负责地球自转动力学。地球会绕其轴摆动吗?它的日子有多长?有板块构造运动吗?

现在,该组织没有实际测量任何东西,而是从 NOAA 和加拿大自然资源部等组织收集数据。通过与这些合作伙伴团体合作,IERS 产生了国际陆地参考系统,它更多地是地球如何运动的物理学。

除了地球的自转,大地测量学还研究地球的重力场。像GOCEGRACE这样的卫星已经绕地球运行,用大地水准面模型研究我们星球不断变化的大小和重力。

大地水准面代表平均海平面或等势面。然而,它不仅是水,还包括土地。在理解重力方面有数百种应用,包括海洋和冰盖的高度和大小的变化,包括潮汐的工作原理。

只是刮擦表面

正如您今天所发现的,大地测量学领域为地球上的所有位置和测量建立了框架。

它是应用数学的一个分支,它决定了地球表面的大小、形状和坐标。

但大地测量学还包括其他元素,如地球的引力场和自转。

你打算成为一名大地测量师吗?您对大地测量学领域有何看法?

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