一个重要知识点
不要这样看小科，这真不是标题党
今天小科要说的是测量学基本知识中的的关键所在
就是我们赖以生存的地球啊
其实是
地球的形状和大小
弄懂它，你就离测绘小高手又近了一步
测量工作主要研究对象是地球的自然表面，也就是岩石圈表面
但是它很不规则，高低起伏
我们知道的珠穆朗玛峰有8844.43m，但是太平洋西部的玛利亚拉海沟最深处有11034m
尽管有这样大的起伏，但是相对于平均半径有6371000m的地球半径而言，只有1/320，因而可以忽略不计，是的——忽略不计
同时，大家还知道，海洋表面占地球面积的71%，而陆地仅为29%
因此，人们把地球总的形状当成是一个被海水包围的球体
想象一下，一个平均海平面，向陆地延伸成为一个封闭的曲面
铺垫好以后，接下来重点来了
说说啥是大地水准面、参考椭球体
在说大地水准面之前，我们先来说说啥是基准线。
地球上任意一个质点，会同时受到地球引力与地球自转所产生的离心力，这个合力也就我们常说的重力，重力作用的方向是铅垂方向，在测量上，以通过地面上某一点的铅垂线作为该点的基准线。
接下来重点又来了
水面在静止的时候，表面上的每一个质点都受到重力的作用，在重力作用相同的情况下，水便不在流动，形成一个重力等位面，也就是水准面，它处处与重力方向正交。而各地高度是不一样的，水准面有无数个。我们假想一个与处于液体静平衡状态的海洋面重合并延伸向大陆并包围整个地球的重力等位面，成为大地水准面。在测量上，把大地水准面作为高程起算的基准面。同时，把大地水准面所包围的形体，叫做大地体。
地球的引力与内部的质量有关，由于质量分布不均，势必引起地面上各点的引力大小和方向的不一致，同时离心力随纬度的变化而变化。所以，大地水准面实际上是一个不规则的曲面，在这个不规则的曲面上，测量数据的处理你说要怎么办？很难的
那怎么解决这个问题？
然后在经过漫长的研究之后，人们发现，大地水准面与一个以椭圆短轴为旋转轴的旋转椭球体的形状十分相近。值得兴奋的是，这个旋转椭球体是就可以用数学公式进行表示的，所以测量中便取大小和形状与大地体最为密合的旋转椭球体代替大地体。
定位后的旋转椭球体叫做参考椭球体（一个国家和地区为处理测量成果而采用的一种与地球大小、形状最为接近并具有一定参数的地球椭球），其表面称为参考椭球面。
氮素，话说到这里，又来了转折
参考椭球面具有数学性质，测绘工作取参考椭球面作为基准面进行各种计算工作。在实际工作中，对于测量成果要求不十分严格时，则不必改正到参考椭球面上，加之实际工作中十分容易得到大地水准面和铅垂线，因此大地水准面和铅垂线成为实际测量工作的基准面和基准线。
在这里，我们简单介绍一下旋转椭球体，它的大小和形状主要是有以下元素决定的：
长半轴a，短半轴b，扁率为（a-b）/a
几个世纪以来，许多学者分别算出参考椭球体的元素
1954年我国决定采用的国家大地坐标系，实质上是有苏联普尔科沃为原点、以克拉索夫斯基参数为椭球参数的坐标系延伸，称为1945北京坐标系。目前采用的1980年国家大地测量坐标系，是以1975年国际大地测量与地球物理联合会推荐的参数为椭球参数，其坐标原点在陕西省泾阳县永乐镇，称为国家大地原点。
由上述可知，地球表面除了自然面之外，还有大地水准面和参考椭球面。大地水准面和参考椭球面是不一致，其差值最大不超过0±150m，在两极不超过±30m。
由于参考椭球体的扁率很小（约为三百分之一），因此在某些测量计算中，可以近似地把地球作为圆球看待，此时半径则采用与椭球体积等体积的圆球半径：6371km。
好了，今天就说到这里，小科相信大家一定理解了什么是大地水准面，什么是参考椭球面。
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