地球上一点的高度

Question

当我们都知道测量海平面是一项非常复杂的任务，而且它因地而异，而且还在不断变化时，以海平面为参考点来计算地球上任何一点的高度有什么目的呢?为什么我们不能直接以地心为参考点来计算任何位置的高度呢?

Answer 1

原因有很多。

首先，从海平面测量是传统的。它开始于我们有精确的方法测量到地球中心的距离之前，可能在大多数人知道它(大约)是一个球体之前。但任何住在岸边的人都可以确定海平面的高度，误差不超过几英尺。

另一个原因是，从海平面测量可以告诉你一些有用的东西，比如压力高度，这对飞行员或登山者来说很重要。极地和赤道半径相差约14英里(21公里)，因此根据你的位置，从中心到地下深处或平流层的距离为6365公里。

Answer 2

为什么我们不能直接以地心为参考点来计算任何位置的高度呢?

虽然以地球为中心、地球固定的坐标有很多用途，但在大多数以人类为中心的活动中，它们并不是特别有用或有意义，这些活动发生在地球表面或地球表面附近。假设地球表面有两个点，一个距离地心6377.12公里，另一个距离地心6359.59公里。在哪个地方你会担心高原反应?答案是离地心近17.53公里。第一个地点是非洲的阿萨尔湖，低于平均海平面155米。第二个地点是阿蒙森-斯科特南极站，它高于平均海平面2835米。

因为这些ECEF坐标不是特别有用或有意义，GPS接收机在ECEF坐标中计算位置后做的第一件事是将该位置转换为参考椭球之上的纬度、经度和高程。这里有一个问题，就是参考椭球的使用。海平面上一些地方的海拔高于参考椭球85米，另一些地方则低于参考椭球107米。

虽然平均海平面的概念确实存在挑战，但它仍然非常有用。例如，它告诉我们新奥尔良的哪些地区会遭受沿海洪水，法戈的哪些地区会遭受春季洪水，科罗拉多州的哪些地区会遭受高原反应。