铁路GPS测量数据处理及软件介绍
张同刚讲师，工学博士
西南交通大学测量工程系
坐标系统
空间大地坐标系
空间直角坐标系
投影
高斯平面坐标系
工程独立坐标系
常用坐标系统
WGS84，BJ54，XA80
坐标系统转换 铁路GPS控制网数据处理流程
铁路GPS数据处理软件
ESGPS软件及其使用
目录
坐标系统的定义
一个完整的坐标系统是由坐标系和基准两方
面要素所构成的。
坐标系指的是描述空间位置的表达形式
基准指的是为描述空间位置而定义的一系列点、
线、面.
在大地测量中的基准一般是指为确定点在空
间中的位置，而采用的地球椭球或参考椭球
的几何参数和物理参数，及其在空间的定位、定向方式，以及在描述空间位置时所采用的
单位长度的定义。
经度与纬度Longitude & Latitude
起始子午面
0°经线
赤道
0°纬度
地面点位置的确定球面坐标系统
空间大地坐标系
空间直角坐标系
地图投影
高斯投影
北极
南极
高斯平面坐标系中的坐标值理论上中央子午线的投影是X
轴，赤道的投影是Y轴，其交
点是坐标原点。
为了区分不同投影带中的点，
在点的Y坐标值上加带号N
点的横坐标通用值为
y=N×1000000+500000+y’
标准地形图的分幅和编号
3
60?=N λ
椭圆柱与椭球面横切于某一条子午线（称为
中央子午线）
中央子午线和赤道的投影为相互正交的两条
直线。
中央子午线的投影为纵轴X，赤道的投影为
横轴Y，它们的交点为原点O。
高斯平面直角坐标系常简称高斯坐标系
中央子午线和赤道被投影为相互正交的直线；
其它经线投影成为凹向中央子午线，且以中央子午线为对称轴的曲线。全部经线的投影收敛于两极
把曲面上的图形投影到平面上必然会伴有变形。
变形有三类：角度变形，长度变形，面积变形
高斯投影是正形投影，无角度变形
例：所有经纬线投影后仍保持两两相互正交
中央经线投影后长度不变
其它经纬线投影后均变长，离中央经线越远
其长度变形越大
有长度变形也就有面积变形
使较复杂的椭球面上的计算变为比较简单的平面上的计算
便于地图按经纬线分幅。如将图廓点（其地理坐标为经纬度）按其相应的高斯坐标展绘在图纸上，就可得地图的分幅线。
将大地控制点按其高斯坐标展在平面上，作为工程测量和地形测量的起始点
WGS-84 坐标系
WGS-84坐标系是目前GPS所采用的坐标系
统，GPS所发布的星历参数就是基于此坐标系统的。
WGS-84坐标系统的全称是World Geodical
System-84（世界大地坐标系-84）
1954北京坐标系(BJ54)
1954年北京坐标系是我国目前广泛采用
的大地测量坐标系。该坐标系源自于原
苏联采用过的1942年普尔科夫坐标系。
该坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯
基椭球。
椭球长半轴6,378,245米
扁率298.3
X轴加常数为0
Y轴加常数为500,000米(500公里)
1980西安坐标系(XA80)
椭球的短轴平行于地球的自转轴（由地球
质心指向1968.0 JYD地极原点方向），起始子午面平行于格林尼治平均天文子午
面，椭球面同似大地水准面在我国境内符合最好；
椭球长半轴6,378,140米
扁率298.257
Y轴加常数为500,000米
高程系统以56年黄海平均海水面为高
程起算基准。
坐标系统转换空间大地坐标系
?空间直角坐标系平面直角坐标转换
三参数坐标转换
空间直角坐标系转换
七参数坐标转换
空间大地坐标系?空间直角坐标系
经度
纬度
赤道面
大地高P 点具有大地坐标(精度,纬度,大地高)和三维直角坐标(X,Y,Z)
转换公式
????
??????+?++=??????????B H e N L B H N L B H N Z Y X sin ))1((sin cos )(cos cos )(2