定位基準(zhǔn)簡(jiǎn)介

外營(yíng)力以侵蝕為主體，地表受 外營(yíng)力作用時(shí)，其向下侵蝕有一最低之限度，此一限度，就是侵蝕基準(zhǔn)面，亦稱(chēng)基準(zhǔn)面(Base Level)。換言之，基準(zhǔn)面就是地表向下侵蝕的終極面，以河川為例，當(dāng)河床低于此一終極面時(shí)，河流就不能再向下侵蝕。

所謂終極基準(zhǔn)面(Ultimate Base Level)或永久基準(zhǔn)面，是指海水面(Sea Level)而言，事實(shí)上海水面并非永久不變的，當(dāng)?shù)貧ぷ儎?dòng)或冰川后退時(shí)，常使海陸之相對(duì)位置發(fā)生變遷。至于湖面、堅(jiān)巖層及水庫(kù)等，均為臨時(shí)基準(zhǔn)面(Temporary Base Level)，或稱(chēng)局部基準(zhǔn)面。由于侵蝕營(yíng)力性質(zhì)不同，其基準(zhǔn)面亦隨之而異，例如海蝕以波浪作用向下所能到達(dá)之波浪基準(zhǔn)(Wave Base)為其基準(zhǔn)面，風(fēng)蝕與溶蝕以地下水面為其基準(zhǔn)面，冰河侵蝕以雪線為其基準(zhǔn)面。

如果陸地上升，基準(zhǔn)面即隨之下降;反之，則會(huì)相對(duì)地上升?；鶞?zhǔn)面下降常導(dǎo)致侵蝕作用加速進(jìn)行;基準(zhǔn)面上升，則產(chǎn)生沉積作用。

測(cè)量學(xué)上所說(shuō)之基準(zhǔn)面，是指平均海水面而言，平均海水面是測(cè)量陸地高程與海洋深度之起算點(diǎn)，須由特設(shè)之驗(yàn)潮站經(jīng)過(guò)多年之觀測(cè)始可采用。就中國(guó)言，中國(guó)大陸地區(qū)之高程起算點(diǎn)為浙江坎門(mén)平均海水面;以零公尺起算;臺(tái)灣省與澎湖群島之高程起算點(diǎn)則為基隆與馬公平均海水面，亦以零公尺起算。上述地區(qū)，測(cè)量海洋深度，亦復(fù)如此。

沉積基準(zhǔn)面相對(duì)于地表會(huì)產(chǎn)生波狀升降，在此過(guò)程中伴隨著可容空間的變化。一個(gè)基準(zhǔn)面旋回由一個(gè)上升半旋回和隨后的一個(gè)下降半旋回組成?；鶞?zhǔn)面上升，向陸方向有新增可容空間產(chǎn)生，當(dāng)基準(zhǔn)面下降時(shí)，剩余可容空間向盆收縮。在一個(gè)基準(zhǔn)面旋回變化過(guò)程中(可理解為時(shí)間域)保存下來(lái)的沉積地層為一個(gè)成因地層單元，即成因?qū)有?，其以時(shí)間面為界面，因而為一個(gè)時(shí)間地層單元，也就是說(shuō)一個(gè)基準(zhǔn)面旋回是等時(shí)的。

在過(guò)去的 15 年中，衛(wèi)星數(shù)據(jù)為測(cè)地學(xué)家提供了新的測(cè)量結(jié)果，用于定義與地球最吻合的、坐標(biāo)與地球質(zhì)心相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)橢球體。地球中心(或地心)基準(zhǔn)面使用地球的質(zhì)心作為原點(diǎn)。最新開(kāi)發(fā)的并且使用最廣泛的基準(zhǔn)是 WGS 1984。它被用作在世界范圍內(nèi)進(jìn)行定位測(cè)量的框架。

局域基準(zhǔn)面是在特定區(qū)域內(nèi)與地球表面極為吻合的旋轉(zhuǎn)橢球體。旋轉(zhuǎn)橢球體表面上的點(diǎn)與地球表面上的特定位置相匹配。該點(diǎn)也被稱(chēng)作基準(zhǔn)面的原點(diǎn)。原點(diǎn)的坐標(biāo)是固定的，其他點(diǎn)由其計(jì)算獲得。區(qū)域基準(zhǔn)面的坐標(biāo)系原點(diǎn)不在地心上。區(qū)域基準(zhǔn)面的旋轉(zhuǎn)橢球體中心距地心有一定偏移。NAD 1927 和歐洲基準(zhǔn)面 1950 (ED 1950) 都是區(qū)域基準(zhǔn)面。NAD 1927 旨在盡可能與北美洲吻合，而 ED 1950 是為歐洲而構(gòu)建。因?yàn)閰^(qū)域基準(zhǔn)面的旋轉(zhuǎn)橢球體只與地表某特定區(qū)域吻合得很好，所以它不適用于該區(qū)域之外的其他區(qū)域。

NAD 1927:

NAD 1927 使用 Clarke 1866 旋轉(zhuǎn)橢球體表示地球形狀。此基準(zhǔn)面的原點(diǎn)是位于堪薩斯州的一個(gè)名為 Meades Ranch 的地球點(diǎn)。許多 NAD 1927 控制點(diǎn)都是基于 19 世紀(jì)的觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算的。這些計(jì)算結(jié)果歷經(jīng)多年分階段手動(dòng)得出。因此，各觀測(cè)站均存在不同誤差。

NAD 1983:

測(cè)繪和大地測(cè)量學(xué)領(lǐng)域取得的多項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步(電子經(jīng)緯儀、全球定位系統(tǒng) (GPS) 衛(wèi)星、甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量法和多普勒系統(tǒng)等)使得現(xiàn)有控制點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的許多缺點(diǎn)都暴露出來(lái)。當(dāng)連接現(xiàn)有控制點(diǎn)與新確定的測(cè)繪結(jié)果時(shí)，差異尤為明顯。新基準(zhǔn)面的確立允許單個(gè)基準(zhǔn)面全面覆蓋北美及周?chē)貐^(qū)。

1983 北美洲基準(zhǔn)面使用 1980 大地參考系 (GRS) 旋轉(zhuǎn)橢球體基于地球和衛(wèi)星兩方面的觀測(cè)結(jié)果繪制而成。此基準(zhǔn)面的原點(diǎn)是地球的質(zhì)心。這會(huì)對(duì)所有經(jīng)度值和緯度值的表面位置產(chǎn)生足夠的影響，使得北美洲先前控制點(diǎn)的位置發(fā)生偏移，與 NAD 1927 相比有時(shí)會(huì)偏移 500 英尺。多個(gè)國(guó)家經(jīng)過(guò) 10 年的努力，為美國(guó)、加拿大、墨西哥、格陵蘭島、中美洲和加勒比海地區(qū)連接出了一個(gè)控制點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。

GRS 1980 旋轉(zhuǎn)橢球體與 1984 世界坐標(biāo)系 (WGS) 旋轉(zhuǎn)橢球體幾乎完全一致。WGS 1984 和 NAD 1983 坐標(biāo)系都以地心為中心。1986 年最初發(fā)布時(shí)，NAD 1983 和 WGS 1984 被認(rèn)為是一致的。但事實(shí)并非如此。WGS 1984 被綁定到國(guó)際地球參考系統(tǒng) (ITRF)。而 NAD 1983 被綁定到北美構(gòu)造板塊，以盡量減少今后對(duì)坐標(biāo)值所做的更改。這導(dǎo)致 NAD 1983 和 WGS 1984 出現(xiàn)漂移。通常，WGS 1984 和 NAD 1983 中的坐標(biāo)約有一到兩米的偏差。GPS 數(shù)據(jù)實(shí)際上是根據(jù) WGS 1984 坐標(biāo)系報(bào)告的。但是，如果使用了任何類(lèi)型的外部控制網(wǎng)絡(luò)，如連續(xù)運(yùn)行參考站 (CORS) 服務(wù)，則 GPS 坐標(biāo)將與該坐標(biāo)系而非 WGS 1984 相關(guān)聯(lián)。

HARN 或 HPGN:

美國(guó)各州一直在使用最新測(cè)繪技術(shù)以盡可能將 NAD 1983 基準(zhǔn)面重新調(diào)整到更高精度，這些技術(shù)在開(kāi)發(fā) NAD 1983 基準(zhǔn)面時(shí)尚未得到廣泛應(yīng)用。這項(xiàng)名為"高精度參照網(wǎng)絡(luò)"(HARN) 的工作以前被稱(chēng)為"高精度大地網(wǎng)"(HPGN)，屬于"國(guó)家大地測(cè)量局"(NGS) 與各州的合作項(xiàng)目。

時(shí)下除阿拉斯加州以外，其他美國(guó)所有州都重新進(jìn)行了測(cè)繪，已發(fā)布了 49 個(gè)州和五個(gè)準(zhǔn)州的變換格網(wǎng)文件。經(jīng)過(guò)調(diào)整的控制點(diǎn)已在"國(guó)家大地測(cè)量局"數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行了標(biāo)注，標(biāo)注形式為 NAD83 (19xx) 或 NAD83 (20xx)，其中 xx 代表調(diào)整年份。某些點(diǎn)已調(diào)整多次，因此年份可能與 HARN 最初的重新調(diào)整年份不同。NGS 從未發(fā)布過(guò)在原始 HARN 與之后重新調(diào)整過(guò)的 HARN 之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的變換結(jié)果。

其他 NAD 1983 重新調(diào)整:

NGS 保留了 CORS 站的參照網(wǎng)絡(luò)。這一組控制點(diǎn)被標(biāo)注為 NAD 1983 (CORS96)，這些點(diǎn)通過(guò)變換被綁定到 ITRF。其他大地控制點(diǎn)使用調(diào)整年份進(jìn)行標(biāo)注。NGS 在美國(guó)全國(guó)范圍內(nèi)進(jìn)行了重新調(diào)整。除 CORS 站以外的全部現(xiàn)有控制點(diǎn)均已更新，現(xiàn)已標(biāo)注了 NAD 1983 (NSRS2007)。重新調(diào)整后的官方名稱(chēng)是 2007 全國(guó)空間參考系 (NSRS)。對(duì)于美國(guó)大部分地區(qū)，HARN 坐標(biāo)系和 NSRS2007 之間的差異只有幾厘米。因此，對(duì)于 NAD 1983 (NSRS2007) 和較早實(shí)現(xiàn)的 NAD 1983，并沒(méi)有針對(duì)二者之間的轉(zhuǎn)換計(jì)算和發(fā)布任何標(biāo)準(zhǔn)化變換，詳細(xì)信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn) NGS 網(wǎng)站。

其他美國(guó)基準(zhǔn)面:

阿拉斯加、夏威夷、美屬薩摩亞、關(guān)島、波多黎各和維爾京群島以及阿拉斯加島除 NAD 1927 外還使用其他基準(zhǔn)面。在 NAD 1983 或其歷次重新調(diào)整中都參照了最新數(shù)據(jù)。

加拿大國(guó)基準(zhǔn)面:

在采用 NAD 1983 前，加拿大進(jìn)行了數(shù)次重新調(diào)整。先后實(shí)施了名為 NAD 1927 DEF 1976(通常稱(chēng)為 MAY76)的全國(guó)調(diào)整，以及名為 NAD 1927 CGQ77 的魁北克省地區(qū)調(diào)整。沿海省份進(jìn)行了單獨(dú)調(diào)整并定義了 1977 平均地球坐標(biāo)系 (ATS 1977)。上世紀(jì)八十年代，加拿大開(kāi)始與美國(guó)一起定義 NAD 1983。從那時(shí)起，加拿大重新調(diào)整了其控制網(wǎng)絡(luò)，該參考系時(shí)下稱(chēng)為 NAD 1983 (CSRS)。CSRS 代表加拿大空間參考系。