大地测量学:“何处”的数学


发布日期 : 2019-09-22 11:15:05 UTC

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为什么大地测量学是所有地图和导航背后的框架?

大地测量学研究了过去,现在和未来的地球形状,方向和位置。 它还以极高的精确度研究事物位置以及事物在何处进行。 例如,大地测量师测量:

  • 位置
  • 去过哪里
  • 要去哪里

在几何大地测量中,通过大地基准面和坐标系来了解地球的位置。

另一方面,大地测量学涉及地球的引力场和大地水准面。

俯视一口深井

人们一直对我们赖以生存的星球充满好奇。 实际上,大地测量学的历史可以追溯到公元前200年, 当时埃拉托斯特尼开始在两个城市中测量太阳的角度。

在第一个城市,太阳正好在深井的上方。但是在北部的城市, 阳光在井中蒙上了一层阴影。他测量了北部城市的阴影角度以及两个城市之间的距离。

通过这些测量,他用数学方法估算了地球的周长。 在这一刻,这是大地测量学的诞生。

框架在“何处”

想想看,整个地理学领域都落在大地测量师的肩上。 因为真正的大地测量是所有测量、测绘和导航背后的框架。

一段时间后,测量人员会在他们前面和后面进行测量。 使用此点、三角测量和星体系统作为参考点, 我们可以可靠地将其用作定位位置的参考框架。 大地测量学家采用了椭圆模型来确定纬度和经度坐标。

实际上,这是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(例如经度,纬度,SPCS和高度)的基础。 这是用于绘制海岸线和确定法律边界的参考系统。

随着时间的流逝,大地测量师已经使用了广播天线,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,需要特别注意的是WGS84是地心基准。

现在,大地测量学家使用GPS来查明土地上的位置。 除此之外,GPS卫星还可以跟踪陆地的运动。实际上, 2022年及以后的坐标系将包含时间。这包括板块构造运动, 重力和大地水准波动,以及它们如何随时间变化。

地球的自转与引力

国际地球自转和参考系统服务(IERS)负责地球自转动力学。 地球是否会在其轴上摆动?多长时间?有板块构造运动吗?

现在,该组织并没有实际测量任何东西, 而是从NOAA和加拿大自然资源公司等组织收集这些信息。 通过与这些伙伴团体的合作,IERS产生了国际陆地参考系统, 该系统更是地球运动的物理学。

除地球自转外,大地测量学还研究地球的重力场。 GOCE和GRACE等卫星已绕地球旋转, 以用大地水准面模型研究星球不断变化的大小和引力。

大地水准面代表平均海平面或等势面。但是,不仅是水,还包括土地。 在了解重力的过程中,有数百种应用程序, 包括不断变化的海洋和冰盖的高度和大小,以及潮汐如何发挥作用。

正如今天所发现的,大地测量学领域为地球上的所有位置和测量构建了框架。

这是应用数学的分支,它决定了地球表面的大小,形状和坐标。

但是大地测量学还包括其他因素,例如地球的引力场和自转。