定位基準

外營力以侵蝕為主體，地表受 外營力作用時，其向下侵蝕有一最低之限度，此一限度，就是侵蝕基準面，亦稱基準面(Base Level)。換言之，基準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，河流就不能再向下侵蝕。

所謂終極基準面(Ultimate Base Level)或永久基準面，是指海水面(Sea Level)而言，事實上海水面并非永久不變的，當(dāng)?shù)貧ぷ儎踊虮ê笸藭r，常使海陸之相對位置發(fā)生變遷。至于湖面、堅巖層及水庫等，均為臨時基準面(Temporary Base Level)，或稱局部基準面。由于侵蝕營力性質(zhì)不同，其基準面亦隨之而異，例如海蝕以波浪作用向下所能到達之波浪基準(Wave Base)為其基準面，風(fēng)蝕與溶蝕以地下水面為其基準面，冰河侵蝕以雪線為其基準面。

如果陸地上升，基準面即隨之下降;反之，則會相對地上升。基準面下降常導(dǎo)致侵蝕作用加速進行;基準面上升，則產(chǎn)生沉積作用。

測量學(xué)上所說之基準面，是指平均海水面而言，平均海水面是測量陸地高程與海洋深度之起算點，須由特設(shè)之驗潮站經(jīng)過多年之觀測始可采用。就中國言，中國大陸地區(qū)之高程起算點為浙江坎門平均海水面;以零公尺起算;臺灣省與澎湖群島之高程起算點則為基隆與馬公平均海水面，亦以零公尺起算。上述地區(qū)，測量海洋深度，亦復(fù)如此。

沉積基準面相對于地表會產(chǎn)生波狀升降，在此過程中伴隨著可容空間的變化。一個基準面旋回由一個上升半旋回和隨后的一個下降半旋回組成?；鶞拭嫔仙蜿懛较蛴行略隹扇菘臻g產(chǎn)生，當(dāng)基準面下降時，剩余可容空間向盆收縮。在一個基準面旋回變化過程中(可理解為時間域)保存下來的沉積地層為一個成因地層單元，即成因?qū)有颍湟詴r間面為界面，因而為一個時間地層單元，也就是說一個基準面旋回是等時的。

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

局域基準面是在特定區(qū)域內(nèi)與地球表面極為吻合的旋轉(zhuǎn)橢球體。旋轉(zhuǎn)橢球體表面上的點與地球表面上的特定位置相匹配。該點也被稱作基準面的原點。原點的坐標是固定的，其他點由其計算獲得。區(qū)域基準面的坐標系原點不在地心上。區(qū)域基準面的旋轉(zhuǎn)橢球體中心距地心有一定偏移。NAD 1927 和歐洲基準面 1950 (ED 1950) 都是區(qū)域基準面。NAD 1927 旨在盡可能與北美洲吻合，而 ED 1950 是為歐洲而構(gòu)建。因為區(qū)域基準面的旋轉(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。此基準面的原點是位于堪薩斯州的一個名為 Meades Ranch 的地球點。許多 NAD 1927 控制點都是基于 19 世紀的觀測結(jié)果進行計算的。這些計算結(jié)果歷經(jīng)多年分階段手動得出。因此，各觀測站均存在不同誤差。

NAD 1983:

測繪和大地測量學(xué)領(lǐng)域取得的多項技術(shù)進步(電子經(jīng)緯儀、全球定位系統(tǒng) (GPS) 衛(wèi)星、甚長基線干涉測量法和多普勒系統(tǒng)等)使得現(xiàn)有控制點網(wǎng)絡(luò)的許多缺點都暴露出來。當(dāng)連接現(xiàn)有控制點與新確定的測繪結(jié)果時，差異尤為明顯。新基準面的確立允許單個基準面全面覆蓋北美及周圍地區(qū)。

1983 北美洲基準面使用 1980 大地參考系 (GRS) 旋轉(zhuǎn)橢球體基于地球和衛(wèi)星兩方面的觀測結(jié)果繪制而成。此基準面的原點是地球的質(zhì)心。這會對所有經(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的位置發(fā)生偏移，與 NAD 1927 相比有時會偏移 500 英尺。多個國家經(jīng)過 10 年的努力，為美國、加拿大、墨西哥、格陵蘭島、中美洲和加勒比海地區(qū)連接出了一個控制點網(wǎng)絡(luò)。

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

HARN 或 HPGN:

美國各州一直在使用最新測繪技術(shù)以盡可能將 NAD 1983 基準面重新調(diào)整到更高精度，這些技術(shù)在開發(fā) NAD 1983 基準面時尚未得到廣泛應(yīng)用。這項名為"高精度參照網(wǎng)絡(luò)"(HARN) 的工作以前被稱為"高精度大地網(wǎng)"(HPGN)，屬于"國家大地測量局"(NGS) 與各州的合作項目。

時下除阿拉斯加州以外，其他美國所有州都重新進行了測繪，已發(fā)布了 49 個州和五個準州的變換格網(wǎng)文件。經(jīng)過調(diào)整的控制點已在"國家大地測量局"數(shù)據(jù)庫中進行了標注，標注形式為 NAD83 (19xx) 或 NAD83 (20xx)，其中 xx 代表調(diào)整年份。某些點已調(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)布過在原始 HARN 與之后重新調(diào)整過的 HARN 之間進行轉(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)。這一組控制點被標注為 NAD 1983 (CORS96)，這些點通過變換被綁定到 ITRF。其他大地控制點使用調(diào)整年份進行標注。NGS 在美國全國范圍內(nèi)進行了重新調(diào)整。除 CORS 站以外的全部現(xiàn)有控制點均已更新，現(xiàn)已標注了 NAD 1983 (NSRS2007)。重新調(diào)整后的官方名稱是 2007 全國空間參考系 (NSRS)。對于美國大部分地區(qū)，HARN 坐標系和 NSRS2007 之間的差異只有幾厘米。因此，對于 NAD 1983 (NSRS2007) 和較早實現(xiàn)的 NAD 1983，并沒有針對二者之間的轉(zhuǎn)換計算和發(fā)布任何標準化變換，詳細信息，請訪問 NGS 網(wǎng)站。

其他美國基準面:

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)。

加拿大國基準面:

在采用 NAD 1983 前，加拿大進行了數(shù)次重新調(diào)整。先后實施了名為 NAD 1927 DEF 1976(通常稱為 MAY76)的全國調(diào)整，以及名為 NAD 1927 CGQ77 的魁北克省地區(qū)調(diào)整。沿海省份進行了單獨調(diào)整并定義了 1977 平均地球坐標系 (ATS 1977)。上世紀八十年代，加拿大開始與美國一起定義 NAD 1983。從那時起，加拿大重新調(diào)整了其控制網(wǎng)絡(luò)，該參考系時下稱為 NAD 1983 (CSRS)。CSRS 代表加拿大空間參考系。