主体建筑观测塔楼为一圆顶塔楼,外观呈六方体圆状,总高27米,塔楼坐东向西,基座高约2米,面积近平方米。地面立体建筑共七层。塔体外部呈八棱柱形,顶部出檐,呈圆形,屋顶为半圆球形,顶部是玻璃钢整体半圆形外壳,可自动启闭,以便进行天文观测。下部为两层递收式八角裙楼。进入塔楼的底楼,拾阶进入一层大门,是一个面积50多平方米的大厅。大厅正中央是一直径约2米的圆柱,柱体中上部镶嵌着一块长方形的黑色大理石。在这个塔体中心圆柱上还固定着一瓦形铜板,上有"中华人民共和国大地原点"11个金色大字。环绕圆柱四周的是8根直径约0.5米的红色大理石贴面的立柱。一楼大厅的高度是由大地原点的第一个观测点的距离所决定。从楼梯向上可到达顶部,向下可到达原点标石所在的地下室。仪器台建在中心标志上方塔楼顶层为观察室,为空心圆柱形,高21.8米,顶部供安置测量仪器用。建筑的顶部是玻璃钢制成的整体半圆形屋顶,可用电控翻开以便观测天体。原点标石的中心标志埋设于主体建筑的地下室中央。从塔楼一层大厅到地下室,就可看见这里也是一个大厅,大厅的屋顶很高,将近8米。大厅地面居中是一座边长为0.55米的正方体整块红色大理岩石基座,基座为整块大理石凿成,重7吨。石正中有一半球突起,即原点坐标石。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。大地原点是人为界定的一个点,是利用高斯平面直角坐标的方法建立全国统一坐标系,使用的"国家大地坐标系",简称"80系"。20世纪70年代,中国决定建立自己独立的大地坐标系统。通过实地考察、综合分析,最后将中国的大地原点,确定在陕西省泾阳县永乐镇石际寺村。
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