测绘专业试讲课件1204

4、地方独立坐标系 基于限制变形、方便、实用和科学的目的，在许多城市和工程测量中， 常常会建立适合本地区的地方独立坐标系，建立地方独立坐标系，实际 上就是通过一些参数来确定地方参考椭球与投影面。
二、测量中的各种坐标系
5、1954年北京坐标系

参心坐标系 大地原点：在前苏联的普尔科沃
三、坐标转换
4、大地坐标与高斯平面坐标的变换
将大地坐标转换为高斯平面坐标，按照高斯投影正算公式 进行。
高斯投影正算公式：
x X 0 0.5 N sin B cos B l 2 y N cos B l 1 / 6 N cos3 B l 3 (1 t 2 2 )

三、坐标转换
1、不同空间直角坐标系的换算
欧勒角： 不同空间直角坐标系的转换，包括三个坐标轴的平移和坐标 轴的旋转，以及两个坐标系的尺度比参数，坐标轴之间的三个旋 转角叫欧勒角。
三、坐标转换
1、不同空间直角坐标系的换算 三参数法： 三参数坐标转换公式是在假设两坐标系间各坐标轴相互平行， 轴系间不存在欧勒角的条件下得出的。实际应用中，因为欧勒角 不大，可以用三参数公式近似地进行空间直角坐标系统的转换。 公共点只有一个时,采用三参数公式进行转换。
三、坐标转换
5、不同二维高斯投影平面坐标系的转换模型 思路：将不同的大地坐标（B，L）用各自的椭球参数分别按高斯正 形投影正算公式变换到高斯平面上，变为不同的二维高斯投影平 面坐标（x，y）。此时，可以按二维高斯投影坐标变换模型进行 坐标转换，再将转换后的高斯平面坐标按高斯投影反算公式变换 为相应的大地坐标。
二、测量中的各种坐标系
3、平面直角坐标系

在小区域进行测量工作若采用大地坐标来表示地面点位置是不方便的， 通常采用平面直角坐标系。 测量工作以x轴为纵轴，以y轴为横轴 投影坐标：为了建立各种比例尺地形图的控制及工程测量控制，一般应 将椭球面上各点的大地坐标按照一定的规律投影到平面上，并以相应的 平面直角坐标表示。
2 2
（7-37）（7-17） 如果已经求得似大地水准面对某一 椭球面的高程异常ζ1，如何求似大 地水准面对另一椭球面的高程异常 ζ2： 1。根据两不同椭球参数求其大地高差 dH（公式7-37）； 2。ζ2=ζ1+dH
小结


由上可以看出，在坐标转换过程中存在多种方法，准确回 答如何选择某种转换方法是需要前提条件的, 因为各种转 换的适用性很大程度上取决于地方测区环境和信息资料。 坐标转换从技术本身已经不是最新的课题，但是随着 GNSS使用的范围越来越广，高精度坐标值的需求越来越 多，尤其是各种测量工程、gis数据采集甚至民用应用软件 对坐标转换功能开发的需求，都需要相关技术人员对这些 基本理论和算法熟练掌握，并能在实际工作中运用实现。

大地高H：某点沿投影方向到基准面（参考椭球面）的距离。

在大地坐标系中，某点的位置用（B ， L，H）来表示。二、测量中的各种坐标系源自2、空间直角坐标系
定义：以椭球体中心为原点，起始子午面与赤道面交线为X轴，在赤 道面上与X轴正交的方向为Y轴，椭球体的旋转轴为Z轴。

在空间直角坐标系中，某点的位置用（X，Y，Z）来表示。
a
ab a
一、测量学的几个概念
旋转椭球是由椭圆绕其短轴旋转而成 的几何体。 右图中， O是椭球中心， NS为旋转轴， a为长半轴， b为短半轴 NKAS为子午圈（经圈，子午椭圆） QKQ’为平行圈（纬圈） EAE’为赤道
a
a b a
旋转椭球的形状和大小由子午椭圆的五个基本几何参数决定。 椭圆的长半轴 椭圆的短半轴 a b 椭圆的扁率 ab
x dx dL L y dy dL L
x dB B y dB B
三、坐标转换
6、 GPS水准高程


为了满足经典大地测量中地面观测值归算至椭球面的需要，大地 点的高程应该采用大地高程。地面点的大地高等于水准高程加上 高程异常ζ。高程异常ζ按天文水准或天文重力水准方法测定，其 精度为米级。这对于观测值的归算是可以满足的。 随着社会的发展与进步，为了适应现代空间技术、地球科学以 及军事科学等的需要，提出了精化和改善我国似大地水准面的这 一迫切要解决的问题。用GPS水准方法精化和改善似大地水准面 是目前较好的一种方法。
三、坐标转换
3、大地坐标同空间直角坐标的变换 空间大地直角坐标（X,Y,Z）与空间大地坐标（B,L,H）是属于同 一个坐标系统下的两种不同的坐标表示方式，它们之间存在着唯 一的数学”换算“关系。
X ( N H ) cos B cos L Y ( N H ) cos B sin L 2 Z [ N (1 e ) H ] sin B
常用测量坐标系及坐 标转换
2014年12月4日
内容
一、测量学的几个概念 二、测量中的各种坐标系
三、坐标系间的转换
一、测量学的几个概念
1、大地体：把地球总的形状看做是被海水包围的球体，设想有一个静 止的海水面向陆地延伸而形成一个封闭的曲面；由于海水有潮汐， 时高时低，所以取其平均的海水面作为地球形状和大小的标准，它 所包围的形体就是大地体。 2、水准面：静止而不流动的水面上的每一个分子，各自都受到重力的 作用，在重力位相同时这些水分子便不流动而成静止状态，形成一 个重力等位面，这个面被称为水准面。 3、大地水准面：用平均海水面代替海水静止时的水面，是一个特定重 力位的水准面，将其称为大地水准面 。 4、铅垂线：沿重力方向悬挂的线。
局部定位 椭球定位 地心定位
1、一定范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合； 2、椭球中心则无特殊要求。 1、全球范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合， 2、椭球中心与地球质心一致（或十分接近）。
1、椭球短轴平行于地球自转轴
椭球定向
2、大地起始子午面平行于天文起始子午面
二、测量中的各种坐标系
1、大地坐标系
2。利用公共点的高程异常ζ与坐标（B，L）求多项式的系数A； 注意：视公共点的多少，确定多项式的系数个数。 3。用求出系数的多项式计算GPS点的高程异常，再求其水准高程。
H常=H-ζ
三、坐标转换
6、 GPS水准高程中不同坐标系的转换
dH cos B cos LX 0 cos B sin LY0 sin BZ 0 Ne 2 sin B cos B sin L X Ne 2 sin B cos B cos L Y N (1 e 2 sin 2 B)m da df 2 2 2 N (1 e sin B ) M (1 e sin B) sin B a 1 f
三、坐标转换
2、不同大地坐标系的换算



转换参数：7参数+地球椭球参数（da，df） da为两个椭球的长半轴之差 df为两个椭球的扁率倒数之差 一般，GPS坐标转换有5个参数： dx：WGS84地心坐标与目标椭球地心坐标的 X分量差。 (即 dx= X84 – Xdest） dy：WGS84地心坐标与目标椭球地心坐标的 Y分量差。 (即dy= Y84 – Ydest） dz：WGS84地心坐标与目标椭球地心坐标的 Z分量差。 (即dz = Z84 - Zdest） da：WGS84椭球与目标椭球长半轴之差。 (即 da= A84 - Adest，A为椭球的长半轴) df：WGS84椭球与目标椭球扁率倒数之差。 (即df= 1/f84 - 1/fdest，其中 f为椭球的扁率, f84 = 1/298.257223563) 转换目标坐标为北京54坐标系时， da=-108，df=0.0000005 转换目标坐标为西安80坐标系时，da=-3，df=0.000000008

a
椭圆的第一偏心率 椭圆的第二偏心率
e
e'
a2 b2 a
a2 b2 b
一、测量学的几个概念
6、参考椭球：具有一定几何参数、经过局部定位和定向，同某一地区大地 水准面最佳密合的地球椭球。参考椭球上的坐标系，叫做参心坐标系。 7、总地球椭球：除了满足地心定位和双平行定位条件外，在确定椭球参数 时使它在全球范围内与大地体最密合的地球椭球。总地球椭球上的坐标 系，叫做地心坐标系。
参考椭球：克拉索夫斯基椭球
定向不明确 长半轴 a=6378245，扁率 f=1/298.3 参心坐标系 大地原点：位于我国陕西省泾阳县永乐镇
6、1980年西安坐标系

参考椭球： 1975年国际椭球
定向明确，其短轴指向我国地极原点JYD1968.0方向，大地起始子午面平 行于格林尼治平均天文台的子午面。 长半轴a=6378140m; 扁率f=1/298.257
Z Y X1 X 0 X 2 X1 0 Y (1 m) Y 0 Y Y 2 1 Z X 1 0 Z2 Z1 Y X 0 Z1 Z0

定义：大地测量中以参考椭球面（不准确）为基准面建立起来的坐标系。 一定的参考椭球和一定的大地原点上的大地起算数据，确定了一定的坐标系。 通常用参考椭球参数和大地原点上的起算数据作为一个参心大地坐标系建成的
标志。

大地坐标（地理坐标）：将某点投影到椭球面上的位置用大地经度L和大地纬 度B表示，（ B ， L）统称为大地坐标。 所谓某点的大地经度L ，就是通过该点的子午面与起始子午面的夹角； 大地纬度B就是该点的椭球面法线与赤道面的交角。

二、测量中的各种坐标系
7、WGS-84坐标系

地心坐标系。 参考椭球：WGS-84椭球
原点：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，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。 长半轴a=6378137m；扁率f=1:298.257223563