地球为什么是椭圆的？

以前人们一直认为地球是一个球体，但这种认为是不科学的。它是一个在赤道上凸起的椭圆形球体，在两极有些扁平。由于大地测量学推广，我们星球的形状已经广为人知。让我们更深入地研究一下。

什么是地理信息系统中的椭球体？大地测量师采用了椭圆模型来确定纬度和经度坐标。椭圆的主要轴线是赤道半径，短半轴从两极到中心。

参考椭圆体主要用于指定点坐标，如纬度（北/南）、经度（东/西）和高程（高度）。

制图和测量中最常见的参考椭圆体是世界大地测量系统 （WGS84）。1866 年的克拉克椭圆体，为 1927 年的北美基准（NAD27）重新计算。比较 NAD27 和 NAD84 时，纬度和经度坐标可以在几十米（具有相同纬度和经度坐标）的度数上置换。

水平基准如何与椭圆体相关？水平基准线使我们能够测量地球表面的距离和方向。大多数水平基准在赤道处定义一条零线，我们从中测量南北（纬度）。格林威治子午线上还有一条零线，我们从中测量东部和西部（经度）。

这些线一起提供以十进制表示的纬度和经度的参考。这些纬度和经度位置（地理坐标系）基于近似地球表面的球形或椭圆曲面 - 基准面。

所有坐标都引用到基准，以及下图中的基准：

基准用数学术语描述地球的形状。基准面定义椭圆体的半径、反向平展、半主轴和短半轴。

下面是 WGS84 基准：

半主轴： 6，378，137.0 m半短半轴： 6，356，752.3 m反向展平： 294.978698214

地球因旋转力而变成椭圆艾萨克牛顿爵士提出地球在两极因旋转力而变平。当地球绕其轴旋转时，离心力使地球在赤道处膨胀。这就是为什么地球被更好地模拟成一个椭球体，它是一个在两极略微扁平的椭圆球体。

19世纪和20世纪，世界各地采用了不同的椭球体。正在不同大陆进行调查。每次测量都产生不同的椭球参数。

例如，澳大利亚的调查得出了一个“最佳”椭球体。欧洲的“最佳”椭球体不同于南美和亚洲。没有一个统一的全球椭球体。每一个大陆测量都是用它自己的椭球体参数分离出来的。目前还没有明确的方法来结合这些全球调查测量。在特定的区域缺乏测量点，缺乏计算资源，这就阻碍了全球椭球体的形成。

用大地水准面拟合椭球面一个水平坐标系给了我们并排的纬度和经度。另一方面，垂直基准是典型水平坐标系的另一个组成部分。

我们在一个三维的行星上，除了在表面上的水平坐标系中的相对位置外，还有起伏。为了处理上升和下降，我们有一个垂直的基准，给了一个地方放零测量。平均海平面通常被理解为我们起伏的基础，这叫做大地水准面。

垂直基准面是块状和不规则的，这是因为地球上不同地方的密度不同，有重力异常，如山区质量较大。

这意味着平均海平面并不像大家想象的那么平滑。大地水准面不是恒定不变的，它们在不同的地方不同。大地水准面在地球上移动时有起伏。地球不像我们想象的那么圆。当它们以大地水准面的形式回到我们身边时，我们在它们上面有隆起或起伏。大地水准面把这些块体放回我们光滑的水平基准坐标系中。

椭球高度是上下最基本的版本。椭球体使用水平基准的大小和形状，如WGS84。它提供一个光滑的表面没有颠簸或不规则。大地水准面是复杂的数学描述。因此，我们拟合不同的椭球来近似它，例如wgs84。

椭圆体的不同历史准确性地球在赤道的膨胀比两极的膨胀多约70，000英尺。自19世纪初以来，椭球体的尺寸已经计算了至少20次，精度相差很大。早期测量椭圆体的尝试使用了少量的数据，并不代表地球的真实形状。1880 年，克拉克椭圆体被采用作为其三角测量计算的基础。美国采用的第一个大地测量基准基于克拉克椭圆体，其起点在堪萨斯州称为米德牧场。