第十二卷 第三期 安徽电气工程职业技术学院学报 2007年9月Vol.12,No.3 JOURNAL OF ANHU I E LECTR I CAL ENGI N EER I N G PROFESSI O NAL TECHN I Q UE COLLEGE Sep te mber2007
电力测量中的坐标系和高程系
陈绍阳3
(安徽省电力设计院,安徽 合肥 230022)
摘 要:电力工程测量中采用的坐标系和高程系,是电力建设用地范围定位和施工土方量开挖的依据。设计人员从测绘部门收集到的地形图,经常遇到不同形式的坐标系和高程系,给设计带来不便。本文介绍当前电力工程测量中常用的几种坐标系和高程系及其相互换算关系。
关键词:坐标系;高程系;换算关系
中图分类号: T U198 文献标识码: B 文章编号:1672-9706(2007)03-0102-05
Coord i n a te Syste m and Eleva ti on of Power Eng i n eer i n g M ea surem en t
CHEN S hao-yang
(A nhui E lectric Po w er D esign Institute,Hefei230022,China)
Abstract:Coordinate syste m and elevati on that power engineering measure ment adop ts are the basis that electric power building fieldrange positi on-setting and the cubic metre of earth a mounts.W hen design engineer collects a relief map fr om surveying and dra ws a branch,coordinate syste m and elevati on that can come acr oss the different f or m,this will cause inconvenience t o design j ob.I n the engineering survey in current electric power,several kinds of coordinate syste m and elevati on in common use and their mutual matrixing relati on are intr oduced.
Key words:coordinate syste m;elevati on;matrixing relati on
1 概述
测绘部门收集到测绘资料,由于坐标系和高程系不是完全统一的,给设计总图、土建、水工等专业带来不便,下面将测绘中目前还经常使用的坐标系和高程系及其换算关系阐述一下,以便设计人员能正确理解应用坐标系和高程系。
2 坐标系
2.1 坐标系概念
坐标系指的是描述空间位置的表达形式,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。而基准指的是为描述空间位置而定义的一系列点、线、面。
2.2 地形图使用的坐标系
目前地形图使用的坐标系有地理坐标系和高斯投影平面直角坐标系。我国高斯投影平面直角坐标系包括1954年北京坐标系、1980年西安坐标系,此二系属于国家坐标系。有些城市采用高斯投影地方坐标属于地方坐标系。
2.2.1 地理坐标系(B,L)
椭球面上任何一点都可以用大地坐标纬度B和经度L表示,电力工程勘测设计工作中经常用到地理坐标,地理坐标在地球上表示的位置,经高斯投影变换,可以换算成平面直角坐标。地理坐标单位以度分秒表示。
3收稿日期:2007-06-20
作者简介:陈绍阳(1966-),男,安徽金寨人,安徽省电力设计院,高级工程师,从事电力测量工作。
图一 地理坐标(B,L )示意图
2.2.2 高斯投影坐标系
在工程测量中平面直角坐标系采用高斯投影,坐标纵轴以X 表示,在地形图上指北,横轴以Y 表示,在地形图上指东,各象限按顺时针旋转。它和数学采用的笛卡儿坐标系不同,各象限按逆时针旋转。而我们计算机图形显示坐标是笛卡儿坐标,所有的测量成果和地形图上标绘的坐标值都属于高斯坐标系,地形图在计算机中自动显示笛卡儿坐标,这一点,要引起所有设计人员的注意,不要发生混淆
。
图二、高斯投影坐标系 图三、笛卡儿坐标系
2.2.3 目前使用的测量坐标系
目前根据坐标原点选择不同,使用高斯投影的测量坐标系有1954年北京坐标系、1980年西安坐标系。1954年北京坐标系和1980年西安坐标系称为国家坐标系,它们之间X 、Y 坐标分别相差一个变量,变量值随经纬度不同产生微小变化。其变量值可以通过软件输入各地地理坐标计算。除此还有地方坐标系,我省沿江城市如马鞍山、芜湖、铜陵都使用自己的地方坐标系,由于地方坐标和国家坐标转换参数不公开,给其他使用者带来不便。地方坐标转换到国家坐标,必须通过改变中央子午线或通过固定转换参数换算成国家坐标系下的坐标。遇到上述地区测量,我们目前主要通过收集地方控制点坐标进行测量。
1954年北京坐标系,椭球为克拉索夫斯基椭球,是前苏联1942年坐标系延伸,原点是前苏联普尔
科沃。克氏椭球缺点:1.椭球参数有较大误差;2.参考椭球与我国大地水准面存在自西向东明显系统性倾斜;3.几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一;4.定向不明确。
1980年西安坐标系,大地原点地处我国中部,位于西安市以北60公里的泾阳县永乐镇,简称西安
原点。椭球为1975年国家大地联合会第16届大会推荐的4个椭球基本参数。
我们目前收集到的地形图中,较早地形图采用1954年北京坐标系,较新地形图采用1980年西安坐标系,设计人员可以通过测量人员提供的改正值,实现二者相互转换。2.2.4 高斯分带投影
在工程建设中,从测绘主管部门收集到1:5万以上比例地形图采用坐标全部为国家统一坐标,采用高斯分带投影将椭球地理坐标(B ,L )转换成平面坐标(X,Y )。
陈绍阳:电力测量中的坐标系和高程系
我国规定按经差6°和3°进行投影分带,投影分带任务之一是能将地理坐标(B ,L )换算成平面直角坐标。
高斯投影分带展开图
高斯投影6°带,自0°子午线起每隔经差6°带自西向东分带,依次1,2,3,…。我国6°带中央子午线经度,由69°起每隔6°而至135°,共计12带,带号用n 表示,中央子午线的经度用L0表示,它们的关系是L0=6n -3。
高斯投影3°带,是在6°带的基础上形成的。它的中央子午线一部分(单数带)与6°带中央子午线重合,另一部分(偶数带)与6°带分界子午线重合。如用n’表示3°带的带号,L 表示3°带中央子午线的经度,它们关系是L =3n’。
安徽境内6°带和3°带投影中央子午线是117°,6°带投影带号是20,3°带投影带号是39。
我国6°和3°投影带带号及中央子午线经度
6°投影带带号
6°投影带
中央子午线3°投影带带号
3°投影带
中央子午线12
东经69°
23东经69°24
东经72°13
东经75°25东经75°26
东经78°14东经81°27东经81°28
东经84°15东经87°29东经87°30
东经90°16东经93°31东经93°32
东经96°17东经99°33东经99°34
东经102°18东经105°35东经105°36
东经108°19东经111°37东经111°38
东经114°20东经117°39东经117°40
东经120°21东经123°41东经123°42
东经126°22东经129°43东经129°44
东经132°23东经135°45
东经135°
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陈绍阳:电力测量中的坐标系和高程系
我国万分之一以上比例尺的地形图是按3°带投影绘制的,目的在于进一步缩小各种地性地物由球面转绘成平面时的误差。对于同一中央子午线6°投影带和3°投影带重合区域投影变形是一样的,离中央子午线越远投影变形越大。因而6°投影带比3°投影带变形差大。为进一步减小6°带和3°带投影变形差,有些城市采用过当地中央子午线经度进行投影,称为地方坐标系。
2.2.5 坐标换算
⑴建筑坐标和国家坐标、地方坐标换算
在发变电工程设计中,设计人员根据需要,常常建立建筑坐标系,建筑坐标系和测量提供国家坐标系需要进行坐标换算。下面是建筑坐标A、B和国家坐标X、Y换算关系,建筑坐标A、B坐标轴选取一般与主厂房轴线平行一致,为设计工作本身和施工放样带来了便利。
建筑坐标系与国家统一坐标系之间的换算公式如下:
由建筑坐标换算到国家坐标:X=a+Acosα-B sinα;Y=b+A sinα+Bcosα
由国家坐标换算到建筑坐标:A=(X-a)cosα+(Y-b)sinα;B=(Y-b)cosα-(X-a)sinα
式中A、B为建筑坐标,X、Y为国家坐标,a、b为建筑坐标系原点在国家坐标系中的坐标,α为两坐标系纵轴间的夹角。
任何两坐标系中的坐标换算都可以采用上述换算关系转换。
在施工放样中,测量人员有时会遇到a、b、α和图纸实际情况不符,造成坐标转换错误,放样位置和实际位置不一样。因此,设计人员在建立建筑坐标系时,要仔细核对a、b、α的正确性。
⑵地方坐标换算成国家坐标
有些城市采用过当地中央子午线经度作为高斯投影子午线,形成了地方坐标系,目的是减少投影变形误差,要将地方坐标系换算成国家坐标,必须知道地方坐标系高斯投影的子午线经度,然后换算成国家坐标系所采用的中央子午线经度。
为使用上方便,要求测量使用统一的国家坐标。如果当地城市采用是地方坐标,为以后规划及征地方便,应采用地方坐标系。
2.2.6 坐标的应用
⑴宿州电厂
华电宿州电厂坐标系是1954年北京坐标系,高程系是1956年黄海高程系,坐标起算点从省测绘资料管理处收集,宿州位于117°中央子午线附近,坐标属于6°带坐标,带号是20,(宿州3°带包含在6°带以内,3°带坐标和6°带是相同的,3°带坐标带号是39)。
点名等级纵坐标横坐标备注
龟山Ⅲ等点3739534.720494574.2起算点
黄山头Ⅲ等点3738486.720496602.3起算点
⑵合肥电厂
2004年以前合肥电厂坐标属于建筑坐标,后来合肥电厂5#机扩建中,对合肥坐标进行了联测,换算成1954年北京坐标系,合肥在中央子午线117°以东,其3°带和6°带坐标相同,起算点如下,带号20表示6°带坐标,带号39表示3°带坐标。
点名等级纵坐标横坐标备注
SJY01Ⅳ等点3524783.65820525062.312起算点
E019Ⅳ等点3516979.85020518104.387起算点
⑶芜湖电厂
芜湖电厂起算坐标是从我省测绘资料管理处收集的,坐标系统为1954年北京坐标系,属于中央子
午线为117°的6°带坐标,芜湖电厂大致位置在118°14′,
没超过中央子午线为117°的3°带范围(118°30′),其3°带坐标和6°坐标相同,芜湖电厂位置在中央子午线为117°的3°带边缘,经高斯投影成平面坐
标误差较大,为减少投影带来误差,将中央子午线为117°坐标换算成中央子午线为118°30′下的地方坐标,坐标变形量减少。
芜湖电厂使用地方坐标,给设计使用带来了不便,特别是与外单位图纸无法拼接,为既能够提高测量精度,又能采用国家坐标,经讨论分析,先将国家坐标换算成该地的地方坐标,消除误差,再将消除误差的地方坐标换回到国家坐标。
⑷宣城电厂
和芜湖电厂一样,宣城电厂位于中央子午线120°以西3°带边缘(宣城电厂3°带坐标带号为40),宣城电厂大致位置是118°45′,为减少投影变形误差,宣城电厂采用是中央子午线为118°45′下的地方坐标,给设计使用带来不便。同样先将国家坐标换算成该地的地方坐标,消除误差,再将消除误差的地方坐标换回到国家坐标。3 高程系统
在电力工程测量中,除了建立坐标系,还必须建立高程系,建立高程系目的之一是防止洪水影响,也就是工程项目厂址标高在洪水位之上,目前使用的高程系统有:
1956年黄海高程系;1985国家高程基准;
吴淞高程系(我省沿江地区及合肥市还在使用)。3.1 高程概念
高程是确定地面上任何一点位置的第三坐标,使其在三维空间中有了确切的位置。高程是相对于海平面而言,是该点至海平面的垂直距离,通常以米为单位。由于地球旋转,海潮海流,大气及海水温度变化及重力差异等多种因素的综合影响,不同地点在不同时期的海平面是不相吻合的。参照不同地点不同时期的海平面,就形成许多不同的高程系统。解放前,我国的高程系统极其混乱,不同地区或同一地区的不同部门都有其专用的高程系统,彼此互不相属,互不联系,给工程建设带来了许多困难,仅华东地区,就有黄海、吴淞、废黄河、大沽、坎门等十余种。解放后,我国立即筹建统一的国家高程系统,确定青岛验潮站为中国基本验潮站,以该站1950年～1956年七年的潮汐观测资料推出平均海平面作为中国高程系统的起算基准面,建立了1956年黄海高程系,作为国家统一的高程系。1952年～1979年中取19年验潮资料计算确定,高程基准面作为全国高程的统一起算面,建立1985年国家高程基准。3.2 高程换算
1956年黄海平均海水面起算的我国水准原点高程72.289米,1985国家高程基准水准原点高程为72.260米,换算关系:H56=H85+0.029米。在合肥地区及长江沿岸城市,还采用吴淞高程系,吴淞高
程=H56+1.807米。参考文献:
[1]孔祥元,郭际明,刘宗泉.大地测量学基础[M ].武汉:武汉大学出版社,2001.
[责任编辑:朱子]
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RTK测量中独立坐标系的建立 向垂规 （红河州水利水电勘察设计研究院） 摘要：介绍GPS-RTK测量中WGS-84大地坐标系与独立坐标系转换的方法及南方测绘工程之星数据处理中坐标转换的方法，同时结合工程实例予以验证。关键词：GPS-RTK测量；WGS-84大地坐标系；独立坐标系；坐标转换 1 引言 在水利工程测量中，多数情况下工程所处位置地形复杂，交通不便，通视条件较差，采用以经纬仪、全站仪测量为代表的常规测量常常效率低下。随着GPS-RTK测量系统的使用，由于它具有观测速度快，定位精度高，经济效益高等特点，现在我院多数水利工程测量都是采用RTK测量技术来完成。对于GPS-RTK系统来说，由于它采用的是WGS-84固心坐标系，而在实际工程应用中，由于顾及长度变形、高程异常等影响而采用独立坐标系，这就需要将RTK 测量采集的数据在两坐标系中进行转换。 2 国家坐标系及独立坐标系的建立 2.1 国家坐标系的建立 在我国，由于历史原因先后采用不同的参考椭球体和大地起算数据而形成多个国家坐标系，主要国家坐标系有1954北京坐标系、1980西安坐标系、2000国家坐标系和WGS-84坐标系。前两个是参心坐标系，后两个是固心坐标系。由于他们采用不同的椭球体参数，所以地面上同一个点在不同的坐标系中有不同的坐标值。 国家坐标系的主要作用是在全国建立一个统一的平面和高程基准，为发展国民经济、空间技术及国防建设提供技术支撑，也为防灾、减灾、环境监测及当代地球科学研究提供基础资料。 2.2 独立坐标系的建立
在工程应用中，由于起算数据收集困难、测区远离中央子午线及满足特殊要求等诸多原因，如在水利工程测量中，常要测定或放样水工建筑物的精确位置，要计算料场的土石方贮量和水库的库容。规范要求投影长度变形不大于一定的值（如《工程测量规范》为2.5cm/km,《水利水电工程测量规范（规范设计阶段）》为5.0cm/km）。如果采用国家坐标系统在许多情况下（如高海拔地区、离中央子午线较远地方等）不能满足这一要求，这就要求建立地方独立坐标系。 在常规测量中，这种独立坐标系只是一种高斯平面直角坐标系，而在采用GPS-RTK采集数据时，独立坐标系就是一种不同于国家坐标系的参心坐标系。 跟国家坐标系一样，建立独立坐标要确定的主要元素有：坐标系的起算数据、中央子午线、参考椭球体参数及投影面高程等。对于起算数据，可以采用国家坐标系的坐标和方位角或任意假设坐标和方位角。在RTK测量中，我们常采用基线的某一端点的单点定位解作为起点，然后以另一点定向，用测距仪测出基线边长，经改正后算出基线端点的坐标；中央子午线常采用测区中央的子午线；投影面常采用测区的平均高程面。参考椭球体一般是基于原来的参考椭球体做某种改动，使改变后的参考椭球面与投影面拟合最好，投影变形可以减到最小，也便于与国家坐标系统进行换算。 3 坐标系的转换 GPS-RTK接收机采集的坐标数据是基于WGS-84椭球下的大地坐标，而我们经常使用的独立坐标系是基于某种局部椭球体下的平面直角坐标，这两种坐标是不同坐标基准下的两种表现形式。利用WGS-84下的大地坐标来推求独立坐标系中的平面直角坐标，必然要求得两坐标系之间转换参数。求取转换参数的基本思路是利用两坐标系中必要个数的公共点，根据相应的椭球参数及中央子午线采用最小二乘法严密平差解算转换参数，具体操作是由转换模型把不同坐标基准下的坐标转换为同基准下的不同坐标形式，再进行同基准下不同坐标形式的转换，
常用坐标系与高程系简介 2009-09-27 10:06:45| 分类：GIS技术| 标签：|字号大中小订阅 坐标系的概念 1.坐标系的定义： P的位置，可以用一组基于某一时间系统时刻t的空间结构的数学描述来确定，则这个空间结构可以称为坐标系，数学描述称为P点在该坐标系中的坐标。牛顿运动学原理要求坐标系是惯性的，惯性是每个物体所固有的当没有外力作用时保持静止或匀速直线运动的属性，基于这个特性，惯性坐标系的定义需与时间无关，通常这样的坐标系需要三个属性来描述(这应该是三维空间的本性吧)，首先一个是原点(O)，就是坐标系的中心点，第二个是过原点的任意直线(这里称为Z轴)，第三个是过原点且与Z轴不重合的任意直线(这里称为X轴)，如果X轴与Z轴垂直，会带来较优美的数学描述，我们称这样的坐标系是笛卡尔坐标系。P点的位置可以用P到原点的距离r，OP与Z轴的夹角，OP与X 轴的夹角来描述(当然也可以有其它等价描述)，可以证明这个描述确定的P点是唯一的。 2.GPS领域常用坐标系模型： GPS测量中，最常用的坐标系模型是协议地球坐标系，该坐标系随同地球一起旋转，讨论随地球一起自转的目标位置，用这类坐标系方便；另外一类是协议天球坐标系，这个坐标系随同太阳系一同旋转，与地球自转无关，讨论卫星轨道运动时，用这类坐标系方便。 的，原点是地球质心(O)，Z轴指向地球自转轴(天极，向北为正)，X轴指向春分点，根据春分点的定义可以证明X轴与Z轴互相垂直，且X轴在赤道面上，同时为数学描述方便，引入与XOZ成右手旋转关系的Y轴。因为地球自转轴受其它天体影响(日、月)在空间产生进动，使得春分点变化(章动和岁差)，导致用“瞬时天极”定义的坐标系不断旋转，而旋转的坐标系表现出非惯性的特性，不能直接应用牛顿定律。我们可以用某一历元时刻的天极和春分点(协议天极和协议春分点)定义一个三轴指向不变的天球 坐标系，称为固定极天球坐标系。 (O)，Z轴为地球自转轴，X轴指向地球上赤道的某一固定“刚性”点，所谓“刚性”是指其自转速度与地球一致，同时也为数学描述方便，引入与XOZ成右手旋转关系的Y轴。地球不是一个严格刚性的球体，Z轴在地球上随时间而变，称为极移，同天球坐标系一样，需要指定一个固定极为Z轴，这样的地球坐标系称为固定极地球坐标系。可以证明当观察地球上的物体时，该坐标系是惯性的。如果一个坐标系OXYZ，O不是地球质心，Z轴与地球自转轴平行，则这个坐标系具有与地球相同的自转角速度，我们也把此类坐标系称为地球坐标系。 3.协议坐标系统： 系呢？通常，理论上坐标系由定义的坐标原点和坐标轴指向来确定。坐标系一经定义，任意几何点都具有唯一一组在该坐标系内的坐标值，反之，一组该坐标系内的坐标值就唯一定义了一个几何点。实际应用中，在已知若干参考点的坐标值后，通过观测又可反过来定义该坐标系。可以将前一种方式称为坐标系的理论定义。而由一系列已知点所定义的坐标系称为协议坐标系，这些已知参考点构成所谓的坐标框架。在点位坐标值不存在误差的情况下，这两种方式对坐标系的定义是一致的。事实上点位的坐标值通常是通过一定的测量手段得到，它们总是有误差的，由它们定义的协议坐标系与原来的理论定义的坐标系会有所不同，凡依据这些点测定的其它点位坐标值均属于这一协议坐标系而不属于理论定义的坐标系。由坐标框架定义的固定极天球坐标系和固定极地球坐标系，称为协 议天球坐标系和协议地球坐标系。
摘要 摘要：近几年来，国家大力兴建高速铁路，由于高速铁路对边长投影变形的控制要求很高（2.5cm /km）,因而导致长期以来一直使用的三度带高斯投影平面之间坐标系已难以满足高速铁路建设的的精度要求，本文就具有抵偿高程投影面的任意带坐标系原理作出了阐释，具有抵偿高程投影面的任意带坐标系，克服了三度带坐标系在大型工程中精度无法满足要求的局限性，能有效地实现两种长度变形的相互抵偿，从而达到控制变形的目的。 关键词：高速铁路、抵偿高程面、坐标转换、投影变形、高斯正形投影
Abstract Abstract：In recent years, countries build high-speed railway, due to high speed railway projective deformation control of revised demanding (2.5 cm/km), and therefore cause has long been used with three degrees of gaussian projection planes already difficult to satisfy between coordinate system of high-speed railway construction, this article the accuracy requirement of the planes with counter elevation arbitrary made interpretation with coordinate system, with the principle of any planes with anti-subsidy elevation, overcome three degrees coordinate with coordinate system in large engineering accuracy can't satisfy requirements limitation, can effectively achieve the two length deformation of mutual counter, achieve the purpose of controlling deformation. keywords：rapid transit railway Counter elevation surface Coordinate transformation Projective deformation Gaussian founder form projection
我国四大常用坐标系及高程坐标系 1.北京54坐标系(BJZ54) 北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。 新中国成立以后，我国大地测量进入了全面发展时期，再全国范围内开展了正规的，全面的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。由于当时的“一边倒”政治趋向，故我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。因此，1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。 北京54坐标系，属三心坐标系，长轴6378245m，短轴6356863，扁率1/298.3； 2.西安80坐标系 1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据，即IAG75地球椭球体。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。 西安80坐标系，属三心坐标系，长轴6378140m，短轴6356755，扁率1/298.25722101 3.WGS－84坐标系 WGS－84坐标系（WorldGeodeticSystem）是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系。这是一个国际协议地球参考系统（ITRS），
测量相关的坐标体系 地固坐标系又称大地坐标系/地球坐标系,是一种固定在地球上，随地球一起转动的非惯性坐标系。根据其原点的位置不同，分为地心坐标系和参心坐标系。 地心坐标系的原点与地球质心重合.GPS卫星定位测量常用的WGS-84坐标 系就是一种地心坐标系,坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向BIH （国际时间服务机构）1984.O定义的协议地球极（CTP)方向，X轴指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系统。 参心坐标系的原点与某一地区或国家所采用的参考椭球中心重合，通常与地球质心不重合。我国先后建立的1954年北京坐标系、1980西安坐标系都是参心坐标系。但是随着GNSS技术的发展,很多国家都逐渐开使用地心坐标系. AutoCAD中采用的数学坐标系:世界坐标系（WCS）即参照坐标系。其它所有的坐标系都是相对WCS定义的，WCS是永远不改变的。用户坐标系统（UCS）即 工作中的坐标系，使我们绘图使用最多的坐标系。 （Cass7.0绘图软件采用的坐标系为测量坐标系，正好和数学上的笛卡尔坐标系相反，X轴为南北方向，Ｙ轴为东西方向。 这就是在CAD中查询出的坐标和在Cass中查询出的坐标纵横坐标刚好相反的原因。） 1 、地理坐标 地理坐标是用纬度、经度表示地面点位置的球面坐标。在大地测量学中，对于地理坐标系统中的经纬度有三种提法：天文经纬度、大地经纬度和地心经纬度。 （1）天文坐标系 天文坐标系是以铅垂线为基准、以大地水准面为基准面建立的坐标系，它以天文经纬度（λ,ψ）表示地面点在大地水准面上的位置，其中天文经度λ是观测点天顶子午面与格林尼治天顶子午面间的二面角，地球上定义为本初子午面与观测点之间的二面角；天文纬度ψ定义为铅垂线与赤道平面间的夹角。 （2）大地坐标系 大地坐标系是以椭球面法线为基准线，以参考椭球面为基准面建立的坐标系，它以大地坐标（L,B,h）表示地面点在参考椭球面上的位置，其中大地经度L为参考椭球面上某点的大地子午面与本初子午面间的二面角，大地纬度B为参考椭球面上某点的法线与赤道平面的夹角，北纬为正，南纬为负；为h为大地高，即从观测点沿椭球法线方向到椭球面的距离。我国目前常用坐标系为1954北京坐标系、1980国家大地坐标系以及2000国家大地坐标系（CGCS2000）。 （3）地心坐标系 地心坐标系是地固坐标系的一种，是指以总地球椭球为基准、原点与质心重合的坐标系，它与地球体固连在一起，与地球同步运动。它以（L,B）来表示点的位置，其中L为地心经度，与大地经度一致；B为地心纬度，指参考椭球面上观测点与椭球质心或中心连线与赤道面之间的夹角。心坐标系是在大地体内建立的O-XYZ坐标系。原点O设在大地体的质量中心，用相互垂直的X，Y，Z三个
地理坐标系及我国大地坐标系和高程系 地理坐标系是指用经纬度表示地面点位的球面坐标系。在大地测量学中，对于地理坐标系统中的经纬度有三种描述：即天文经纬度、大地经纬度和地心经纬度。 大地控制的主要任务是确定地面点在地球椭球体上的位置。这种位置包括两个方面：一是点在地球椭球面上的平面位置，即经度和纬度；二是确定点到大地水准面的高度，即高程。为此，必须首先了解确定点位的坐标系。 1.地理坐标系 对地球椭球体而言，其围绕旋转的轴叫地轴。地轴的北端称为地球的北极，南端称为南极；过地心与地轴垂直的平面与椭球面的交线是一个圆，这就是地球的赤道；过英国格林威治天文台旧址和地轴的平面与椭球面的交线称为本初子午线。以地球的北极、南极、赤道和本初子午线等作为基本要素，即可构成地球椭球面的地理坐标系统（图2-3）。其以本初子午线为基准，向东，向西各分了1800，之东为东经，之西为西经；以赤道为基准，向南、向北各分了900，之北为北纬，之南为南纬。 地理坐标系是指用经纬度表示地面点位的球面坐标系。在大地测量学中，对于地理坐标系统中的经纬度有三种描述：即天文经纬度、大地经纬度和地心经纬度。 （1）天文经纬度 天文经度在地球上的定义，即本初子午面与过观测点的子午面所夹的二面角；天文纬度在地球上的定义，即为过某点的铅垂线与赤道平面之间的夹角。天文经纬度是通过地面天文测量的方法得到的，其以大地水准面和铅垂线为依据，精确的天文测量成果可作为大地测量中定向控制及校核数据之用。 （2）大地经纬度 地面上任意一点的位置，也可以用大地经度L、大地纬度B表示。大地经度是指过参考椭球面上某一点的大地子午面与本初子午面之间的二面角，大地纬度是指过参考椭球面上某一点的法线与赤道面的夹角（图2-3）。大地经纬度是以地球椭球面和法线为依据，在大地测量中得到广泛采用。
我国四大常用坐标系及高程坐标系 1、北京54坐标系（BJZ54） 北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位， 它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。 新中国成立以后，我国大地测量进入了全面发展时期，再全国范围内开展了正规的，全面的大 地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。由于当时的“一边倒”政治趋向，故我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我 国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。因此，1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。 北京54坐标系，属三心坐标系，长轴6378245m短轴6356863,扁率1/298.3 ； 2、西安80坐标系 1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。 为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据，即IAG75地球椭球体。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐 标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952- 1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。 西安80坐标系，属三心坐标系，长轴6378140m短轴6356755,扁率1/298.25722101 3、W G-84坐标系 WG—84坐标系（WorldGeodeticSystem ）是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP方向，X轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP赤道的交点，丫轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系。这是一个国际协议地球参考系统（ITRS），是目前国际上统一采用的大地坐标系。GPS^播星历是以WGS-84坐标系为根据的。 WGS8坐标系，长轴6378137.000m,短轴6356752.314，扁率1/298.257223563。 由于采用的椭球基准不一样，并且由于投影的局限性，使的全国各地并不存在一至的转换参数。对于这种转换由于量较大，有条件的话，一般都采用GPS联测已知点，应用GPS软件自动完成坐标的转换。当然若条件不许可，且有足够的重合点，也可以进行人工解算。 4、2000国家大地坐标系 英文缩写为CGCS200O 2000国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数如下：长半轴a=6378137m 扁率f=1/298.257222101， 地心引力常数GM=3.986004418< 1014m3s2 自转角速度3 =7.292115 < 10-5rads-1 我国常用高程系 “ 1956年黄海高程系”，是在1956年确定的。它是根据青岛验潮站1950年到1956年的黄海验潮资料，求出该站验潮井里横按铜丝的高度为 3.61米，所以就确定这个钢丝以下3.61米处为黄海平均海水面。从这个平均海水面起，于1956年推算出青岛水准原点的高程为72.289米。 国家85高程基准其实也是黄海高程基准，只不过老的叫“1956年黄海高程系统”，新的叫“ 1985国家高程基准”，新的比旧的低0.029m 我国于1956年规定以黄海（青岛）的多年平均海平面作为统一基面，为中国第一个国家高程系
1. 水准面：液体受重力而形成的静止表面称为水准面。 是一个处处与重力方向垂直的连续曲 面。有无数个水准面。同一水准面上的重力位处处相等；同一水准面上任一点的铅垂线都与水准面相正交。 2. 与平静的平均海水面相重合、并延伸通过陆地而形成的封闭曲面称为大地水准面. 大地水准面包围的形体称为大地体（Geoid ）。水准面和铅垂线是野外观测的基准面和基准线。 3. 代表地球形状和大小的旋转椭球成为地球椭球。地球椭球分类 a) 总地球椭球:与全球范围内的大地水准面最佳拟合 b) 参考椭球:与某个区域的大地水准面最佳拟合，其椭球面成为参考椭球面。 参考椭球有许多个，总地球椭球只有一个。 4. 大地水准面差距:地球椭球与大地水准面的距离 垂线偏差:地面一点对大地水准面的垂线和对于地球椭球面的法线夹角. 5. 大地原点：确定大地水准面和参考椭球面的相互关系。 6. 参考椭球的作用： 参考椭球面：一个以椭圆的短轴为旋转轴的旋转椭球体的表面。椭球体的大小和大地体十分接近。参考椭球面可用数学模型表示。 1、代表地球的数学表面； 2、大地测量计算的基准面； 3、研究大地水准面的参考面； 4、地图投影的参考面。 地球的形状是一个南北极稍扁的，类似于一个椭圆绕其短轴旋转的椭球体。 7. 测量工作的基准线和基准面 测量工作的基准线—铅垂线 。 测量工作的基准面—大地水准面。 测量内业计算的基准线—法线。 测量内业计算的基准面—参考椭球面。 8. 测量工作及基本原则 1、 从整体到局部； 2、先控制后碎部 ； 3、复测复算、步步检核。前一步工作未检核不进行后一步工作 优点：① 减少误差积累；② 避免错误发生； ③ 提高工作效率。 9. ρo=180o/π=57.3o ρ ′=3438′ ρ " =206265 " 10. 水准面曲率对水平距离的影响 结论：当D=10km 时，所产生的相对误差为1:120万，最精密距离测量的容许误差位1/100万，这样小的误差，对精密量距来说也是允许的。因此，在10km 为半径的圆面积之内进行距离测量时，可以把水准面当作水平面看待，而不考虑地球曲率对距离的影响。 11. 水准面曲率对水平角度的影响 球面角超 2R D 31D ΔD ??? ??=206265:6371::''2 ''ρρεkm R P R P 地球的半径 球面多边形的面积 =
四大常用坐标系及高程 坐标系 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
我国四大常用坐标系及高程坐标系 1、北京54坐标系(BJZ54) 北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。 新中国成立以后，我国大地测量进入了全面发展时期，再全国范围内开展了正规的，全面的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。由于当时的“一边倒”政治趋向，故我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。因此，1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。 北京54坐标系，属三心坐标系，长轴6378245m，短轴6356863，扁率1/； 2、西安80坐标系 1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据，即IAG75地球椭球体。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。 西安80坐标系，属三心坐标系，长轴6378140m，短轴6356755，扁率1/298.
一、常用坐标系 1、北京坐标系 北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。 1954年北京坐标系的历史： 新中国成立以后，我国大地测量进入了全面发展时期，再全国范围内开展了正规的，全面的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。由于当时的“一边倒”政治趋向，故我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。因此，1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。 北京54坐标系，属三心坐标系，长轴6378245m，短轴6356863，扁率1/298.3； 2、西安80坐标系 1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据，即IAG75地球椭球体。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。 西安80坐标系，属三心坐标系，长轴6378140m，短轴6356755，扁率1/298.25722101 3、2000国家大地坐标系的定义 国家大地坐标系的定义包括坐标系的原点、三个坐标轴的指向、尺度以及地球椭球的4个基本参数的定义。2000国家大地坐标系的原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心；2000国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向，该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984.0的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转，X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000.0）的交点，Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。采用广义相对论意义下的尺度。 2000国家大地坐标系，长半轴6378137m，扁率f=1/298.257222101，地心引力常数GM ＝3.986004418×1014m3s-2，自转角速度ω＝7.292l15×10-5rads-1。 4、1984世界大地坐标系（WGS84坐标系WorldGeodeticSystem） wgs-84坐标系是美国国防部研制确定的大地坐标系，是一种协议地球坐标系。wgs-84坐标系的定义是：原点是地球的质心，空间直角坐标系的z轴指向bih（1984.0）定义的地极（ctp）方向，即国际协议原点cio，它由iau和iugg共同推荐。x轴指向bih定义的零度子午面和ctp 赤道的交点，y轴和z，x轴构成右手坐标系。wgs-84椭球采用国际大地测量与地球物理联合会第17届大会测量常数推荐值，采用的两个常用基本几何参数： 长半轴a=6378137m；扁率f=1:298.257223563。 GPS广播星历是以WGS-84坐标系为根据的。
我国三大常用坐标系区别 （北京54、西安80和WGS－84） 北京, 西安, 坐标系 我国三大常用坐标系区别（北京54、西安80和WGS－84） Gis应用2009-09-27 10:06 阅读13 评论0 字号：大大中中小小我国三大常用坐标系区别（北京54、西安80和WGS－84） 1、北京54坐标系(BJZ54) 北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。1954年北京坐标系的历史： 新中国成立以后，我国大地测量进入了全面发展时期，再全国范围内开展了正规的，全面的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。由于当时的“一边倒”政治趋向，故我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。因此，1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。 北京54坐标系，属三心坐标系，长轴6378245m，短轴6356863，扁率1/298.3； 2、西安80坐标系 1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据，即IAG 75地球椭球体。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。 西安80坐标系，属三心坐标系，长轴6378140m，短轴6356755，扁率1/298.25722101 3、WGS－84坐标系 WGS－84坐标系（World Geodetic System）是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系。这是一个国际协议地球参考系统（ITRS），是目前国际上统一采用的大地坐标系。GPS广播星历是以WGS-84坐标系为根据的。 WGS84坐标系，长轴6378137.000m，短轴6356752.314，扁率1/298.257223563。 由于采用的椭球基准不一样，并且由于投影的局限性，使的全国各地并不存在一至的转换参数。对于这种转换由于量较大，有条件的话，一般都采用GPS联测已知点，应用GPS软件自动完成坐标的转换。当然若条件不许可，且有足够的重合点，也可以进行人工解算。 附： 我国常用高程系
建立测量坐标系的过程和方法总结 三次元操作培训|建立测量坐标系的过程和方法总结 三次元操作培训之坐标系的建立。要想把测量工作做好，首先要熟悉软件的操作，需要了解坐标系如何合理建立，坐标系建立的合理与否直接影响测量的准确性和方便性。为了在零件上建立三轴垂直的坐标系，测量机软件首先利用面元素确定第一轴，因为面元素的方向矢量始终是垂直于该平面的，当我们利用投影到该平面上的一条线来建立第二轴时，第一轴和第二轴就保证绝对是垂直的，至于第三轴就不用你再建了，由软件自动生成垂直于前两轴的第三轴。这样测量机软件就建立了互相垂直的、符合直角坐标系原理的零件坐标系。 我们在用三坐标测量机测量产品时建立坐标系最常见的有一面一线一点。一面两孔。但这只局限于正规机加工的工厂。对于其他的就五花八门了，我们主要是根据图纸找基准，不要把自己认为的标准的元素看做建坐标的基准，但选择基准的话又有2个问题，1是加工基准，2是安装基准。一
般没特殊要求我们都以加工基准建立坐标系。 找基准元素又分为很多种：有需要连接构造的，有三阶平面的等等归根结底就是一句话，多练多长见识，要在零件上找相互垂直的元素来建立坐标系是不可能的。 那么在软件内部是如何进行操作的呢？ 1.软件内部已经准备好了各种建立零件坐标系的数据结构，它们的初始值是与“机器坐标系”一致的。当我们要利用3－2－1方法建立零件坐标系时，首先测量面元素（假如是X、Y平面），这时面的法向矢量（我们要作Z轴）与机器坐标系有两个空间夹角（零件肯定不会与机器坐标系完全一致），即与X轴有a角，与Y轴有b角。 2.当我们指定该面元素建立零件坐标系第一轴后（建立Z轴），软件就会让1号坐标系的数据结构首先绕X轴旋转b角度，然后再绕Y轴旋转a角度，使两者重合。1号坐标系Z零点坐标平移到该平面特征点的Z值。 3.当我们采用线元素，确定第二轴时，1号坐标系绕Z轴旋转，使指定轴（假如是X轴）与该线重合。1号坐标系的Y零点平移到这条线特征点的Y值。 4.这时只有X轴的零点没有着落，最后一点就是为X轴而设的。 5.零件坐标系的零点如果没有特殊指定，就是按照以上设置的，往往我们还要根据图纸要求，将零件坐标系的零点平移到指定点元素上。 要说明的是，建立零件坐标系第一轴可以是任意轴，确定了平面就指定了轴，如：－X、＋Y、－Z等。 建立第一轴的元素不一定非是平面，也可以是圆柱轴线、圆锥轴线或构造
习题1 1．什么叫水准面?它有什么特点和作用? 2．什么叫绝对高程、相对高程及高差? 3．测量上的平面直角坐标系和数学上的平面直角坐标系有什么区别? 4．什么叫高斯投影？高斯平面直角坐标系是怎样建立的? 5．已知某点位于高斯投影6°带第20号带，若该点在该投影带高斯平面直角坐标系中的横坐标y ＝-306579.210m ，写出该点不包含负值且含有带号的横坐标y 及该带的中央子午线经度0L 。 6．什么叫直线定线？标准方向有几种？什么是坐标方位角？ 7．某宾馆首层室地面±0.000的绝对高程为45.300m ，室外地面设计高程为-l.500m ，女儿墙设计高程为+88.200m ， 问室外地面和女儿墙的绝对高程分别为多少? 8．已知地面上A 点的磁偏角为-3°10′，子午线收敛角为+1°05′，由罗盘仪测得直线AB 的磁方位角为为 63°45′，试求直线AB 的坐标方位角=AB α? 并绘出关系略图。 答案： 1．通过平均海水面的一个水准面，称水准面，它的特点是水准面上任意一点铅垂线都垂直于该点的曲面，是一个重力曲面，其作用是测量工作的基准面。 2．地面点到水准面的垂直距离，称为该点的绝对高程。地面点到假设水准面的垂直距离，称为该点的相对高程。两点高程之差称为高差。 3．测量坐标系的X 轴是南北方向，X 轴朝北，Y 轴是东西方向，Y 轴朝东，另外测量坐标系中的四个象限按顺时针编排，这些正好与数学坐标系相反。 4、假想将一个横椭圆柱体套在椭球外，使横椭圆柱的轴心通过椭球中心，并与椭球面上某投影带的中央子午线相切，将中央子午线附近（即东西边缘子午线围）椭球面上的点投影到横椭圆柱面上，然后顺着过南北极母线将椭圆柱面展开为平面，这个平面称为高斯投影平面。所以该投影是正形投影。在高斯投影平面上，中央子午线投影后为X 轴，赤道投影为Y 轴，两轴交点为坐标原点，构成分带的独立的高斯平面直角坐标系统。 5．Y=20000000+(-306579.210m+500000m)=20193420.790。 ? =?-?=11732060L 6．确定直线与标准方向的关系（用方位角描述）称为直线定向。标准方向有真子午线方向、磁子午线方向、坐标纵轴（X 轴）方向。由坐标纵轴方向（X 轴）的北端，顺时针量至直线的角度，称为直线坐标方位角 7．室地面绝对高程为：43.80m.女儿墙绝对高程为：133.50m 。 8．/ AB 3059?=α 习题 2
零件坐标系 在精确的测量中，正确地建坐标系，与具有精确的测量机，校验好的测头一样重要。由于我们的工件图纸都是有设计基准的，所有尺寸都是与设计基准相关的，要得到一个正确的检测报告，就必须建立零件坐标系，同时，在批量工件的检测过程中，只需建立好零件坐标系即可运行程序，从而更快捷有效。 机器坐标系MCS与零件坐标系PCS： 在未建立零件坐标系前，所采集的每一个特征元素的坐标值都是在机器坐标系下。通过一系列计算，将机器坐标系下的数值转化为相对于工件检测基准的过程称为建立零件坐标系。 PCDMIS建立零件坐标系提供了两种方法：“3-2-1”法、迭代法。 一、坐标系的分类： 1、第一种分类：机器坐标系：表示符号STARTIUP（启动） 零件坐标系：表示符号A0、A1… 2、第二种分类：直角坐标系：应用坐标符号X、Y、Z 极坐标系：应用坐标符号A（极角） R（极径） H（深度值即Z值） 二、建立坐标系的原则： 1、遵循原则：右手螺旋法则 右手螺旋法则：拇指指向绕着的轴的正方向，顺着四指旋转的方向角度为正，反之为负。 2、采集特征元素时，要注意保证最大范围包容所测元素并均匀分布； 三、建立坐标系的方法： (一)、常规建立坐标系（3-2-1法） 应用场合：主要应用于PCS的原点在工件本身、机器的行程范围内能找到的工件，是一种通用方法。又称之为“面、线、点”法。 建立坐标系有三步： 1、找正，确定第一轴向，使用平面的法相矢量方向
2、旋转到轴线，确定第二轴向 3、平移，确定三个轴向的零点。 适用范围： ①没有CAD模型，根据图纸设计基准建立零件坐标系 ②有CAD模型，建立和CAD模型完全相同的坐标系，需点击CAD=PART，使模型和零件实际摆放位置重合 第一步：在零件上建立和CAD模型完全相同的坐标系 第二步：点击CAD=PART，使模型和零件实际摆放位置重合 建立步骤： ●首先应用手动方式测量建立坐标系所需的 元素 ●选择“插入”主菜单---选择“坐标系”--- 进入“新建坐标系”对话框 ●选择特征元素如：平面PLN1用面的法矢方 向作为第一轴的方向如Z正，点击“找平”。 ●选择特征元素如：线LIN1用线的方向作为 坐标系的第二个轴向如X正，点击“旋转”。 ●选择特征元素如： 点PNT6，用点的X坐标分量作为坐标系的 X方向的零点，然后点击原点。 线LIN1，用线的Y坐标分量作为坐标系的Y方向的零点，然后点击原点。 平面PLN1，用面的Z坐标分量作为坐标系的Z方向的零点，然后点击原 点。 上述步骤完成后，如果有CAD模型，需要执行CAD=工件，使模型和零件实际摆放位置重合●最后，按“确定”按钮，即完成零件坐标系的建立。 ●验证坐标系 原点-------将测头移动到PCS的原点处，查看PCDMIS界面右下角“X、Y、Z”（或者打开侧头读出窗口：CTRL+W）三轴坐标值，若三轴坐标值近似为零，则证 明原点正确；
测量中常用的坐标系统 [来源：本站 | 作者：原创 | 日期：2010年11月26日 | 浏览168次] 字体:[大中小] 1) 球面坐标系统 天文地理坐标系：以大地水准面为基准，以铅垂线为基准线，地面点在基准面上投影位置由天文经度（λ）和天文纬度（φ）确定。 大地坐标系：以参考椭球体面为基准面，以法线为基准线。地面点在椭球面上投影点的位置用大地经度L、大地纬度B表示。 2)空间直角坐标系：以参考椭球体的中心为坐标原 点，指向地球北极的方向为Z轴，首子午面与赤道的交线为X轴，Y轴垂直于xoz平面。 WGS-84坐标系（世界大地坐标系）：采用WGS-84椭球，其坐标原点在地心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极(CTP)方向，X轴指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z、X轴构成右手坐标系。也称全球地心坐标系。GPS卫星定位系统得到的地面点坐标就是WGS-84坐标。 3)高斯平面直角坐标系 地图投影：将球面上图形、数据按一定的数学法则转到平面上的方法。 X= F 1 (L，B) 或 X= F 1 (x, y, z)
Y= F 2 (L，B) Y= F 2 (x, y, z) 地图投影分类：按变形性质分为：等角投影、等积投影和任意投影。其中，等角投影保持角度不变，投影后任意一点各方向的长度比不变，从而在有限范围内使得投影平面上图形与椭球上保持相似。因此，等角投影也成为正形投影。 高斯投影：等角横切椭圆柱投影，又称高斯—克吕格投影。 a) 高斯投影的特点：中央子午线的投影为一条直线，且投影之后的长度无变形；其余子午线的投影均为凹向中央子午线的曲线，且以中央子午线为对称轴，离对称轴越远，其长度变形也就越大；赤道的投影为直线，其余纬线的投影为凸向赤道的曲线，并以赤道为对称轴；经纬线投影后仍保持相互正交的关系，即投影后无角度变形；中央子午线和赤道的投影相互垂直。 b) 分带法：为保证投影精度，限定投影的区域的方法——按经度分带。按投影带不同通常分为 6o带投影：从0o子午线开始，自西向东，每隔经差 6o为一个投影带，将椭球分成60个投影带，带号N 依次编为1～60。6o带可以满足1：25000以上中、小比
统一青岛市测量坐标系统技术方案 青岛市国土资源和房屋管理局 国家测绘局大地测量数据处理中心 2007.08
目录 1.概况 (1) 1.1测区范围及行政隶属 (1) 1.2地理位置 (2) 2.青岛市新坐标系统 (2) 2.1 青岛市新坐标系统的定义 (2) 2．2青岛市新坐标系统的建立 (2) 2．2．1空间坐标建立和精度统计 (3) 2．2．2坐标转换和精度统计 (4) 3.青岛市控制网现状分析 (5) 3．1青岛市土地调查大地基础控制测量项目控制网 (5) 3．1．1空间坐标精度统计 (5) 3．1．2平面坐标精度统计 (6) 3.2青岛市GPS控制网 (7) 3.2.1青岛市城市二等GPS控制网的建立 (7) 3.2.2青岛市区城市三四等GPS控制网 (8) 3.2.3青岛市各辖市GPS城市控制网 (8) 3.3青岛市城市控制网及坐标系统 (9) 3．4青岛地区采用的坐标系 (10) 3．5青岛地区控制网和资料情况 (10) 3．6青岛市控制网分析 (10) 3．6．1青岛市控制网分类 (10) 3．6．2青岛市GPS控制网存在问题 (11) 4.统一青岛市测量坐标系统的技术流程图 (11) 5. 统一青岛市测量坐标系统方案 (12) 5．1执行技术标准： (12) 5．2 控制点成果的转换方法 (12) 5．2．2方法二具体实现 (18) 5．3各种资料图件的坐标转换方法 (18) 5．3．1电子图件的转换 (18) 5．3．2纸质图件的转换 (19) 5．3．3 ARCINFO软件E00图形数据坐标转换方法 (20) 5.3.4 AUTO CAD软件的DXF（或DWG）图形数据坐标转换方法 (23) 6．新旧坐标系统控制成果和图件的精度分析 (23)
时间系统：世界时：太阳两次经过“0度经线”所需的时间，就是地球自转一周要一天。但是，地球自转在变慢，以自转为标准的时间就会变长。世界时要各种改正，确保精度。 原子时：目前最精密的时间，基准是：在零磁场下，位于海平面的铯原子基态两个超精细能级间跃迁辐射192631770周所持续的时间为一个原子时秒（反正和原子有关，很精密）。 目前世界通用的时间系统(生活中运用的)是：协调世界时，其=世界时+原子时，前者是基础，后者是确保精度用，因为世界时在变慢，但时间长度已经固定，所以隔几年需要调整（看累计情况，大于0.9秒就要调整），一般在12月31日或者6月30日，到时候会出现23:59:60的现象，一般情况下23:59:59过后就是0点（00:00:00）。 GPS采用的时间系统是他自己的原子时（美国制造），与协调世界时有误差，可以改正。 椭球的概念：一般认为地球是个球形，但在测绘中，这个球形的垂直方向（即南北极方向）比水平方向略短，类似于一个椭圆形的球，简称椭球。之所以要椭球，一是方便大规模计算，二是椭球较符合地球实际。 椭球分为参考椭球和总地球椭球，前者是根据自己国家的情况，确定椭球长短半轴，确定椭球原点和方向。后者就是以整个地球为参考（包括大气层）确定椭球的各个参数。 坐标系：大地坐标系，空间坐标系，平面坐标系。坐标系都是要建立在椭球的基础上，就是为了大范围，精确的计算坐标。 大地坐标系：即经常用的经纬度+高程，如某地大地坐标：东经114°,北纬23°,高程20米。 空间坐标系：一般是以地球的球心为原点，0度经线为X轴，东经90度为Y轴，北极方向为Z轴，建立三维坐标。 平面坐标我们一般用高斯-克吕格平面坐标系，原因：球面上的坐标，要原封不动的移动到平面上，同时角度和距离都不变，这是不可能的。高斯投影保证了角度，牺牲了距离。 为了保证距离没有太大的变化，高斯投影要分带，常见的是6°和3°分带。6°是这样[0,6][6,12][12,18][18,24]……，即0度经度开始，每6度向东拓展，每个分带的中央经度就是3,9,15,21……3度带是[-1.5,1.5][1.5,4.5][4.5,7.5]就是中央经度从0度开始，每3度向东扩展。分带之后，以中央经度为X轴，赤道向东为Y轴，建立平面坐标。（测绘的XY轴和数学的相反）。在中国，为了使Y轴没有负数，Y坐标一律加上500km。（测绘中，负数是个很讨厌的东西，平时应尽量避免） 表现形式：P(24,38514366)，意思是X坐标24，Y坐标前两位38代表其带号（即第几个中央经线,在中国，6度带在13-23之间，3度带在25-45之间，因此可区分是几度带），514366是加上500km后的坐标，其原始坐标应是14366。 空间坐标系：主要有北京54、国家80、WGS-84坐标系、2000国家大地坐标系（少用）。 北京54（1954年）是沿用苏联的椭球，和我国实际不符，误差大，不过目前仍有应用。 国家80最常用，他是我国第一次根据国情于1980年设定的，椭球是与我国符合的参考椭球，椭球参数只需记住一个：长半轴a=6378140m，高程用的是1956高程系统（不是我们常用的1985系统），大地原点在陕西省西安市泾阳县永乐镇石际寺村，因原点在西安，也可以叫西安80，之所以选择西安，是因为他距离中国东南西北都差不多，便于控制整个系统的精度。 WGS-84，目前GPS采用的坐标系，接触多，这是地心坐标系，因为他考虑的是全球范围内，其定位定向和原点很讲究。长半轴a=6378137米（精密坐标多用此值，相当于赤道半 a≈6371000.790，也就是6371千米）。径，南北极半径b=6356752.3142，地球半径R=32b 2000国家大地坐标系是我国建立的地心坐标系，a=6378137m，但应用很少，北斗系统采用的这一系统，因为卫星导航涉及到全球，要有个地心坐标系相配。 此外，还有种世界上最精确的坐标系--ITRF系列，他利用全球的高等级点（中国也有