基準面:基準定義,基準理論,基準數據,基準種類,地心,區域,北美洲,套用領域,

基準面，是指用來準確定義三維地球形狀的一組參數和控制點。當一個旋轉橢球體的形狀與地球相近時，基準面用於定義旋轉橢球體相對於地心的位置。基準面給出了測量地球表面上位置的參考框架。它定義了經線和緯線的原點及方向。

基本介紹

中文名：基準面
外文名：Base Level
定義：定義三維地球形狀的參數和控制點
作用：定義旋轉橢球體相對於地心的位置

基準定義,基準理論,基準數據,基準種類,地心,區域,北美洲,套用領域,

基準定義

當一個旋轉橢球體的形狀與地球相近時，基準面用於定義旋轉橢球體相對於地心的位置。基準面給出了測量地球表面上位置的參考框架。它定義了經線和緯線的原點及方向。

基準理論

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，當河床低於此一終極面時，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，事實上海水面並非永久不變的，當地殼變動或冰川後退時，常使海陸之相對位置發生變遷。至於湖面、堅岩層及水庫等，均為臨時基準面（Temporary Base Level），或稱局部基準面。由於侵蝕營力性質不同，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。基準面下降常導致侵蝕作用加速進行；基準面上升，則產生沉積作用。

測量學上所說之基準面，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，須由特設之驗潮站經過多年之觀測始可採用。就中國言，中國大陸地區之高程起算點為浙江坎門平均海水面；以零公尺起算；台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，測量海洋深度，亦復如此。

沉積基準面相對於地表會產生波狀升降，在此過程中伴隨著可容空間的變化。一個基準面旋迴由一個上升半旋迴和隨後的一個下降半旋迴組成。基準面上升，向陸方向有新增可容空間產生，當基準面下降時，剩餘可容空間向盆收縮。在一個基準面旋迴變化過程中（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，即成因層序，其以時間面為界面，因而為一個時間地層單元，也就是說一個基準面旋迴是等時的。

基準數據

當更改基準面或修正基準面時，地理坐標系（數據的坐標值）將發生改變。

以下是加利福尼亞州雷德蘭茲的一個控制點基於北美洲基準面 1983（NAD 1983 或 NAD83）的度分秒 (DMS) 坐標：

34 01 43.77884 -117 12 57.75961

該點在北美洲基準面 1927（NAD 1927 或 NAD27）中的坐標是：

34 01 43.72995 -117 12 54.61539

兩坐標經度值有約 3 秒的差異，而緯度值有約 0.05 秒的差異。

NAD 1983 和 1984 世界坐標系 (WGS 1984) 在大部分套用中是相同的。以下是同一個控制點在 WGS 1984 中的坐標：

34 01 43.778837 -117 12 57.75961

基準種類

地心

在過去的 15 年中，衛星數據為測地學家提供了新的測量結果，用於定義與地球最吻合的、坐標與地球質心相關聯的旋轉橢球體。地球中心（或地心）基準面使用地球的質心作為原點。最新開發的並且使用最廣泛的基準是 WGS 1984。它被用作在世界範圍內進行定位測量的框架。

區域

局域基準面是在特定區域內與地球表面極為吻合的旋轉橢球體。旋轉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。區域基準面的坐標系原點不在地心上。區域基準面的旋轉橢球體中心距地心有一定偏移。NAD 1927 和歐洲基準面 1950 (ED 1950) 都是區域基準面。NAD 1927 旨在儘可能與北美洲吻合，而 ED 1950 是為歐洲而構建。因為區域基準面的旋轉橢球體只與地表某特定區域吻合得很好，所以它不適用於該區域之外的其他區域。

北美洲

NAD 1927：

NAD 1927 使用 Clarke 1866 旋轉橢球體表示地球形狀。此基準面的原點是位於堪薩斯州的一個名為 Meades Ranch 的地球點。許多 NAD 1927 控制點都是基於 19 世紀的觀測結果進行計算的。這些計算結果歷經多年分階段手動得出。因此，各觀測站均存在不同誤差。

NAD 1983：

測繪和大地測量學領域取得的多項技術進步（電子經緯儀、全球定位系統 (GPS) 衛星、甚長基線干涉測量法和都卜勒系統等）使得現有控制點網路的許多缺點都暴露出來。當連線現有控制點與新確定的測繪結果時，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。

1983 北美洲基準面使用 1980 大地參考系 (GRS) 旋轉橢球體基於地球和衛星兩方面的觀測結果繪製而成。此基準面的原點是地球的質心。這會對所有經度值和緯度值的表面位置產生足夠的影響，使得北美洲先前控制點的位置發生偏移，與 NAD 1927 相比有時會偏移 500 英尺。多個國家經過 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連線出了一個控制點網路。

GRS 1980 旋轉橢球體與 1984 世界坐標系 (WGS) 旋轉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 年最初發布時，NAD 1983 和 WGS 1984 被認為是一致的。但事實並非如此。WGS 1984 被綁定到國際地球參考系統 (ITRF)。而 NAD 1983 被綁定到北美構造板塊，以儘量減少今後對坐標值所做的更改。這導致 NAD 1983 和 WGS 1984 出現漂移。通常，WGS 1984 和 NAD 1983 中的坐標約有一到兩米的偏差。GPS 數據實際上是根據 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路，如連續運行參考站 (CORS) 服務，則 GPS 坐標將與該坐標系而非 WGS 1984 相關聯。

HARN 或 HPGN：

美國各州一直在使用最新測繪技術以儘可能將 NAD 1983 基準面重新調整到更高精度，這些技術在開發 NAD 1983 基準面時尚未得到廣泛套用。這項名為“高精度參照網路”(HARN) 的工作以前被稱為“高精度大地網”(HPGN)，屬於“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，已發布了 49 個州和五個準州的變換格網檔案。經過調整的控制點已在“國家大地測量局”資料庫中進行了標註，標註形式為 NAD83 (19xx) 或 NAD83 (20xx)，其中 xx 代表調整年份。某些點已調整多次，因此年份可能與 HARN 最初的重新調整年份不同。NGS 從未發布過在原始 HARN 與之後重新調整過的 HARN 之間進行轉換的變換結果。

其他 NAD 1983 重新調整：

NGS 保留了 CORS 站的參照網路。這一組控制點被標註為 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整年份進行標註。NGS 在美國全國範圍內進行了重新調整。除 CORS 站以外的全部現有控制點均已更新，現已標註了 NAD 1983 (NSRS2007)。重新調整後的官方名稱是 2007 全國空間參考系 (NSRS)。對於美國大部分地區，HARN 坐標系和 NSRS2007 之間的差異只有幾厘米。因此，對於 NAD 1983 (NSRS2007) 和較早實現的 NAD 1983，並沒有針對二者之間的轉換計算和發布任何標準化變換，詳細信息，請訪問 NGS 網站。

其他美國基準面：

阿拉斯加、夏威夷、美屬薩摩亞、關島、波多黎各和維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 或其歷次重新調整中都參照了最新數據。

加拿大國基準面：

在採用 NAD 1983 前，加拿大進行了數次重新調整。先後實施了名為 NAD 1927 DEF 1976（通常稱為 MAY76）的全國調整，以及名為 NAD 1927 CGQ77 的魁北克省地區調整。沿海省份進行了單獨調整並定義了 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，加拿大重新調整了其控制網路，該參考系時下稱為 NAD 1983 (CSRS)。CSRS 代表加拿大空間參考系。

套用領域

（一）、利用基準面原理對華北地區中、晚石炭世古地理進行了研究。劃分出短期、中期和長期基準面旋迴，並對基準面長期旋迴進行了對比。在此基礎上，分別將基準面上升期和下降期作為編圖單元，進行古地理分析，對本地區沉積面貌有了新的認識：上升期（本溪組）發育兩大體系，下降期（太原組）發育四大體系。

以基準面半旋迴為編圖單元，中、晚石炭世的沉積古地理的面貌更加清晰且規律性更強，在該區進行海陸過渡相基準面原理地層分析是可行的。

註明：此處的“基準面”的概念與本詞條中的大地基準面的概念截然不同，此處的基準面概念是層序地層學中的概念，來源於Cross的高解析度層序地層學，是指一個假象的沉積補償地質界面，基準面以上表現為剝蝕作用，基準面以下表現為沉積作用。請勿與該詞條的大地基準面混淆。

（二）、基準是機械製造中套用十分廣泛的一個概念，機械產品從設計時零件尺寸的標註，製造時工件的定位，校驗時尺寸的測量，一直到裝配時零部件的的裝配位置確定等，都要用到基準的概念。基準就是用來確定生產對象上幾何關係所依據的點,線或面.

基準分為設計基準和工藝基準，工藝基準又分為工序基準、定位基準、測量基準和裝配基準

基準面是指以之為基準用來確定其他點，線，面等尺寸的表面，分為設計基準面和加工基準面，前者指圖紙上的基準面，後者用於實際加工，該兩者最好是指工件的同一個表面，基準面通常是指一個平面。在實際的操作中，基準面是為了保證加工精度和便於測量，在工件上選定的一個面作為定位面，在車削加工，常以工件的外圓面、台階面或端面做為基準，目的就是為了便於加工和測量。

在加工中，儘量使設計基準和定位基準相重合，在多工步加工中儘量使用同一個基準面，也不要使用毛坯面做為基準面，這樣便於保證加工的準確性，減少由於基準不重合造成的誤差。

作為初學者也可以這樣來理解：基準面就是在加工工件中，工件上相對於工具機（或夾具上）一個相對固定的一個面，以此來保證其它部位加工的準確性和測量的準確性。

基準面