大地原点
中华人民共和国大地原点亦称“大地基准点”,是国家地理坐标——经纬度的起算点和基准点。
地球的形状近似于一个椭球,但它的表面很不规则,有高有低,凹凸不平,不便进行测量计算,人类根据几何学原理,用投影的方法建立起一个与地球形状大小相似、表面光滑的参考椭球面,仿佛剥掉的橘子皮可以压平一样,只要在这个参考椭球上建立起一个坐标系,就可以精确表示地球上某点的位置了。准确描述地球形状和确定地面上点的地理位置,以大地原点为起算点,即可精确确定我国领土范围内任意位置的地理坐标,从而为经济、国防建设提供基础地理信息数据。
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大地原点的建立,解决了参考椭球的定位问题。即在我国领土范围内,以大地原点作为定位基础,将大地水准面(地球表面)与参考椭球面的关系固定下来,并使二者基本吻合,使全国的测量有一个统一的、标准的、切合我国实际的大地坐标系——“1980西安坐标系”。
我国大地原点的由来
新中国成立初期,我国沿用苏联大地坐标系,把苏联1942年建立的坐标系统,逐级传递、引测到我国,建立起国家统一的“1954年北京坐标系”。该坐标系原点位于列宁格勒普尔科夫天文台,距北京11000多公里。
由于距离遥远,在我国境内测绘过程中会造成很大的误差,若据此传算到我国东部沿海,参考椭球面和大地水准面相差高达60米,传算到南沙群岛误差会更大,极大地影响着经济建设和国防建设。
在20世纪70年代,我国决定建立自己的大地原点与大地坐标系,其中大地原点的选点与建设是整个大地基准设置的重要环节。
1975年3月,国家测绘总局在北京召开了大地测量工作座谈会,会议提出了建立中华人民共和国大地原点的设想。时任总局总工陈永龄,对于选点提出了六个要求:
①要选在四条一等三角锁交差锁部的扩大点上;
②垂线偏差为最小;
③地层稳定;
④交通方便;
⑤远离大型工矿区;
⑥尽可能地接近我国陆地面积的中部。
同时满足这6个条件,不是一件容易的事情。
受国家测绘总局委托筹建中国大地原点的陕西省测绘局(今陕西省测绘地理信息局),责成下属单位国家测绘局第一大地测量队(今自然资源部第一大地测量队,以下简称“国测一大队”)完成选点任务。
国测一大队高度重视此项任务,时任队党委书记、队长焦凤山牵头组织,于1975年11月成立了以王育城为组长,以薛璋、邵世坤为骨干,王义立、葛道良等同志参与的“设计勘选组”,具体负责选点工作。
勘选组对全国可能设置原点的地方进行了初步筛选,重点对武汉、郑州、西安、兰州等地的地形、地质以及大地构造等因素进行实地考查,在综合分析后,把选点范围逐步缩小到了以西安为中心的宝鸡至华阴和铜川一带。
在最后攻坚阶段,勘选组成员蹬着自行车,奔走于各个地质队,收集这些地方的地质和地震资料,并赴实地进行察看和调查,最后在泾阳县的永乐镇发现了一个10米以上、占地约0.67公顷(10亩)的大平台,经过钻探和地质、地震资料的分析,勘选组认定这是设置大地原点的理想地方。
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之所以把大地原点选在这里,主要基于以下几个方面的考虑:
①底层结构相对稳定。点位在渭河地堑中部,为相对稳定区,不易发生新的断裂和强震后水平位移。
②地下物质稳定。土质为黄土状亚粘土,新生界地层厚1000米,土质均匀、坚硬,点位下未发现矿藏。
③位置适中。点位基本处于祖国大陆中部,有利于大地测量数据向各方向均匀推算。
④环境好。点位地处农村,附近无大的工矿和地下采掘,大气清晰,点选在一垄岗上,不易受水害。
⑤测量方便。点位周围地势平坦、开阔,易于天文、水准、三角、重力、长度测量和联测。
⑥交通及生活方便。点位距西安市、咸阳市近,交通便利,有利原点管理和使用。
据曾参加过1970年元月在北京召开的“全国第一次地震工作会议”的勘选组成员邵世坤回忆:
在当时,这个位置满足其他选点条件,唯独地层稳定这个条件,大家心中无数。邵世坤搜集了大量资料、信息,从地理变迁、地质条件等方面潜心研究考证,认为这个位置在渭河地堑中部,地质构造相对稳定,不易发生新的断裂和强震后水平位移,邵世坤在此基础上撰写了可行性报告经王育城上报陕西省测绘局。省局高度重视,由时任副局长金华牵头,生产计划处处长梁宏柏主持,总工张睿文参加的各方面专家学者近20人,对报告进行审定后,认为报告可行。1976年1月8日,勘选组成员薛璋和葛道良,到北京向测绘总局和中科院院士陈永龄等专家进行汇报。专家们肯定了勘选组工作扎实、细致的同时,经过严格论证,一致同意了大地原点的选址方案。
大地原点的位置确定后,勘选组成员李云、薛璋、吕翰钧、周力田、张坤顺等同志,南上秦岭,北登嵯峨,踏遍了八百里秦川的山山水水,终于在原有一等锁的基础上改造成一个以原点为中心、图形坚强的大地原点网,同时确定了大地原点观测楼的高度为23米。
随后,陕西省测绘局选派翁梅芬、佟祥禄、李云、黄明兰、孟庆春等同志组成了原点基建组,他们带上帐篷,在工地安家,经过两年多的不懈努力,于1978年12月最终建成了巍峨挺拔的大地原点观测楼和大地原点建筑群。
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大地原点建成后,国测一大队对其进行了天文、重力、三角、水准、长度等多工种综合观测。陕西省第四测绘大队(今自然资源部大地测量数据处理中心)对观测数据进行了改算、平差(由副队长朱梅珍组织,钟维玲具体负责),为我国参考椭球最终定位提供了高精度的基础数据。
依据大地原点而建立的“1980西安坐标系”,大大减小了“1954年北京坐标系”的误差,相当于在我国辽阔、复杂的国土上,绘制了一幅精确的地理坐标图,在此基础上,才能实施地图绘制、道路交通设计、国土资源调查、城乡规划、国防经济建设、航天航海、太空拓展等。
从大地原点的设计、勘察、选点、论证、施工直至1978年大地原点最终在陕西省泾阳县永乐镇建成,全部过程均由中国独立自主完成,它也代表了新中国测绘工作者一丝不苟、严谨细致的科学精神。
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关中明珠
关中平原,地处黄河中游,土地肥沃,地势宏阔,史称“八百里秦川”。坐落在关中平原腹地的大地原点,整个建筑自成院落,包括以下几个部分:
1 标石及中心标志。标石用整体的、质地坚固的花岗岩凿成,其中央嵌有直径为78毫米 、高为120毫米圆柱形玛瑙标志,标志半圆球上刻有十字线,十字线交叉点即为大地原点中心位置,坐标为东经108°55′,北纬34°32′,海拔高度417.20米。标石埋设在主体建筑地下室的中央,埋设深度在地平下3.9米,标石底面下是厚度为350毫米的混凝土承台板,承台板下有4根13米长的特制水泥桩打入土中。标石与仪器台、主体建筑的建筑基础互不接触,标石稳固。
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2 仪器台。仪器台用钢筋混凝土整体灌注,呈空心柱形;内径为1560毫米,其壁厚为220毫米,坚固稳定,能满足各种观测的要求。仪器台面距地平高度为21.8米。
3 主体建筑。主体采用的塔式建筑相当于觇标的外架,与仪器台互不接触。建筑有七层,地平下一层为地下室,地平之上有六层,其第一层是六角形大厅,大厅中有六根用红色大理石镶嵌的方柱,围绕着一根淡蓝色的大圆柱,十分庄重。大圆柱迎着大门的一面,安装着一块黑色大理石曲面铭牌,上面镌刻着“中华人民共和国大地原点”11个烫金大字,甚为庄重。顶层是观测室,周围全部是落地钢窗。建筑的顶部是玻璃钢制的整体半圆屋顶,其半径为2.6米,屋顶可电控启动翻转至托架上,以便观测天体。屋顶距地面高度为25.8米。
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4 投影台。在大地原点正北和东南、西南方向,建有3个式样相同的亭式投影台。各台内中心建有混凝土仪器墩,供放置投影仪器,投影视线通过直径为700毫米的专设管道,能直接照准玛瑙标志中心。各投影台距原点中心均为36米,三个方向间之角距为120°。投影台巧夺天工,使得整个建筑群错落有致,生气盎然。
依据大地原点建立起的国家大地坐标系——“1980西安坐标系”,在基础测绘、国防建设、交通建设、能源开发、资源调查、城市规划与建设、水利、航空、科学研究等领域,发挥了巨大的作用。
大地原点的塔式主体建筑,在三个投影台衬托下蔚为壮观,其下用玛瑙制成的中心标志,仿佛一颗明珠镶嵌在沃野千里的关中平原,成为了我国测绘事业的一个里程碑。
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永远的骄傲
测绘是经济社会发展的一项基础性工作,随着社会的发展和科技的进步,测绘的功能不断拓展,作用不断延伸......
展望未来,大地原点将成为全国乃至世界一流的集测绘地图文化长廊、数字地球、智慧中国、多媒体科技、中国版图微缩展区为一体的测绘地理信息产业文化展示舞台。
大地原点是中华民族在地理空间科技领域所取得成就的标志性代表,而作为国家地理坐标的起算点和基准点,集地理意义、科学意义、历史意义、文化意义、国家意义于一身,它也成为国家尊严的一个象征。
来源:测绘学术资讯;内容来源陕西测绘地信局,文章摘自《陕西测绘60年记事》,有改动
转自:中国测绘学会
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