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GPS测量中的坐标系转换第一章绪论1.1概述坐标转化并不是一个新的课题,随着测绘事业的发展,全球一体化的形成,越来越要求全球测绘资料的统一。
尤其是在坐标系统的统一方面.原始的大地测量工作主要是依靠光学仪器进行,这样不免受到近地面大气的影响,同时受地球曲率的影响很大,在通视条件上受到很大的限制,从而对全球测绘资料的一体化产生巨大的约束性。
另外由于每一个国家的大地坐标系的建立和发展具有一定的历史特性,仅常用的大地坐标系就有150余个。
在同一个国家,在不同的历史时期由于习惯的改变或经济的发展变化也会采用不同的坐标系统。
例如:在我国建国之后,为了尽快搞好基础建设,我国采用了应用克氏椭球与我国实际相结合的北京54坐标系;随着经济的发展北京54坐标系的缺陷也随之被表露的越来越明显,特别是对我国经济较发达的东南沿海地区的影响表现得更为明显,进而我国开始研究并使用国家80坐标系。
在实际生活中,在一些地区由于国家建设的急需,来不及布设国家统一的大地控制网,而建立局部的独立坐标系。
而后,再将其转换到国家统一的大地控制网中,这些坐标系的变换都离不开坐标值的转化.在国际上,随着1964年美国海军武器实验室对第一代卫星导航系统─NNSS的研制成功,为测绘资料的全球一体化提供了可能。
到1972年,经过美国国防部的批准,开始了第二代卫星导航系统的开发研究工作,即为现在所说的GPS。
此套卫星导航系统满足了全球范围、全天候、连续实时以及三维导航和定位的要求.正是由于GPS卫星的这些特性,这种技术就很快被广大测绘工作者接受。
是由于坐标系统的不同,对GPS技术的推广使用造成了一定的障碍。
这样坐标转换的问题再一次被提到了重要的位置。
为了描述卫星运动,处理观测数据和表示测站位置,需要建立与之相应的坐标系统。
在GPS测量中,通常采用两种坐标系统,即协议天球坐标系和协议地球坐标系。
其中协议地球坐标系采用的是1984年世界大地坐标系(Word Geodetic System 1984─WGS-84)其主要参数为:长半轴 a=6378137; 扁率 f=1:298.257223563.而我国采用的坐标系并不是WGS-84坐标系而是BJ-54坐标系,这个坐标系是与前苏联的1942年普耳科沃坐标系有关的,其主要参数为: 长半轴 a=6378245; 扁率 f=1:298.3.这就使得同一点在不同的坐标系下有不同的坐标值,这样使测绘资料的使用范围受到很大的限制,并且对GPS系统在我国的广泛使用造成了一定的约束性,对我国的测绘事业的发展不利。
2000坐标系转化椭球84全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：2000坐标系转化椭球84，是指将地图上的坐标点在地球上的位置转化为相应的经纬度坐标，并且使用椭球84参考系统。
为了更准确地定位地球上的点，地图制图者使用这种转化方法来进行精确的测量和定位。
在进行坐标转化的过程中，地图制图者需要将地图上的坐标点转化为经纬度坐标。
经度是指地球表面上一个点相对于本初子午线的位置，而纬度是指地球表面上一个点相对于赤道的位置。
通过将地图上的坐标点转化为经纬度坐标，我们可以更准确地确定地球上不同位置之间的距离和方向。
2000坐标系转化椭球84在地图制图和地理信息系统中有着广泛的应用。
通过这种转化方法，地图制图者可以更准确地绘制地图，并且可以在地图上标注出精确的地理位置信息。
这对于土地利用规划、自然资源管理、城市规划等领域都具有重要的意义。
2000坐标系转化椭球84是一种非常重要的地理信息处理方法。
通过这种方法，我们可以更准确地测量和定位地球上的位置，并且可以为地图制图、导航服务、资源管理等领域提供更精确的数据支持。
希望我国在地理信息领域的发展能够进一步提升，为社会的发展和进步提供更加精确的地理信息数据。
【字数达到要求，文章结束】。
第二篇示例：2000坐标系转化椭球84是一种用于地理信息系统和测绘领域的坐标系转换方法。
在地球上的任意一点，我们都可以通过经纬度坐标来表示，其中经度表示在东西方向上的位置，纬度表示在南北方向上的位置。
不同的国家和地区可能使用不同的坐标系统，为了在不同系统之间进行坐标转换，就需要使用一些数学模型和算法。
椭球84是一种地球椭球体模型，它与地球的椭球体形状非常接近，并且被广泛用于地理信息系统和测绘领域。
2000坐标系转化是指将其他坐标系下的经纬度坐标转换为椭球84坐标系下的经纬度坐标，或将椭球84坐标系下的经纬度坐标转换为其他坐标系下的经纬度坐标。
为什么要进行坐标系转化呢？在实际应用中，不同的地图、测绘数据、卫星导航系统等可能使用不同的坐标系，如果我们想要将这些数据整合在一起或进行空间分析，就需要将它们统一到同一个坐标系下。
2000国家大地坐标系转换的指南2000国家大地坐标系是中国大陆地区的统一坐标系统，用于测量和定位地理空间信息。
在进行地理空间数据处理、制图、测绘等工作中，常常需要将其他坐标系的数据转换为2000国家大地坐标系。
本文将为大家介绍2000国家大地坐标系转换的指南。
首先，要进行2000国家大地坐标系转换，需要了解基本的理论知识。
2000国家大地坐标系采用了CGCS2000（China Geodetic Coordinate System 2000）参考椭球面模型，采用Lambert投影。
对于需要进行坐标系转换的数据，我们要了解原始坐标系的参数，包括椭球长半轴、扁率、投影中央子午线经度等。
其次，要转换坐标系，需要使用专业的坐标转换软件。
目前市面上有许多专业测绘软件、地理信息系统（GIS）软件能够进行坐标系转换，例如SuperMap、ArcGIS等。
这些软件提供了丰富的转换算法和工具，能够满足不同数据源的转换需求。
常见的2000国家大地坐标系转换方法包括参数法和格网法。
参数法是根据原始坐标系的参数设置进行转换，通过坐标点的位移、旋转和缩放来完成转换。
参数法适用于少量坐标点的转换，可以保证转换的准确性。
格网法是基于已经建立好的2000国家大地坐标系格网，通过查表或插值等方式进行转换。
格网法适用于大量的坐标点的转换，效率较高。
在进行坐标系转换时，还需要注意一些常见的问题。
首先，要注意转换结果的精度损失问题。
由于不同坐标系的误差和精度不同，转换过程中可能会引入一定的误差。
因此，在进行精确测量和定位时，需要考虑坐标系转换引入的误差。
其次，要注意数据投影带的选择。
2000国家大地坐标系采用了Lambert投影，根据不同区域选择不同的投影带可以提高数据的精度和准确性。
最后，要进行坐标系转换后，还需要进行后续的数据处理和分析工作。
转换为2000国家大地坐标系后的数据可以与其他地理数据进行叠加、分析和可视化。
通过使用专业的地理信息系统软件，可以进行空间查询、地图制图、空间分析等各种功能操作，以满足不同领域的需求。
浅析⼏种常⽤坐标系和坐标转换⼀般来讲，GPS直接提供的坐标（B,L,H）是1984年世界⼤地坐标系(Word Geodetic System 1984即WGS-84)的坐标，其中B为纬度，L为经度，H为⼤地⾼即是到WGS-84椭球⾯的⾼度。
⽽在实际应⽤中，我国地图采⽤的是1954北京坐标系或者1980西安坐标系下的⾼斯投影坐标（x,y,），不过也有⼀些电⼦地图采⽤1954北京坐标系或者1980西安坐标系下的经纬度坐标（B,L），⾼程⼀般为海拔⾼度h。
GPS的测量结果与我国的54系或80系坐标相差⼏⼗⽶⾄⼀百多⽶，随区域不同，差别也不同，经粗落统计，我国西部相差70⽶左右，东北部140⽶左右，南部75⽶左右，中部45⽶左右。
现就上述⼏种坐标系进⾏简单介绍，供⼤家参阅，并提供各坐标系的基本参数，以便⼤家在使⽤过程中⾃定义坐标系。
1、1984世界⼤地坐标系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=1:298.2572235632、1954北京坐标系1954北京坐标系是将我国⼤地控制⽹与前苏联1942年普尔科沃⼤地坐标系相联结后建⽴的我国过渡性⼤地坐标系。
属于参⼼⼤地坐标系，采⽤了前苏联的克拉索夫斯基椭球体。
其长半轴 a=6378245，扁率 f=1/298.3。
1954年北京坐标系虽然是苏联1942年坐标系的延伸,但也还不能说它们完全相同。
3、1980西安坐标系1978年，我国决定建⽴新的国家⼤地坐标系统,并且在新的⼤地坐标系统中进⾏全国天⽂⼤地⽹的整体平差,这个坐标系统定名为1980年西安坐标系。
二、研究对象二地球表面地物的形状和空间位置，空间位置要用坐标表示，所以研究坐标系及其相互之间的转换非常重要。
下面是相关坐标系分类及相互转换： 1、天球坐标系首先了解什么是天球：以地球质心为中心以无穷大为半径的假想球体。
天球 天球坐标系天球坐标系在描述人造卫星等相对地球运动的物体是很方便，他是以地球质心为中心原点的，分为球面坐标系和直角坐标系。
球面：原点O 到空间点P 距离r 为第一参数，OP 与OZ 夹角θ为第二参数，面OPZ 和面OZX 夹角α为第三参数。
直角：用右手定则定义，通常X 轴指向赤道与初始子午线的交点。
相互转换：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+==++=)/arctan()/arctan(22222Y X Z X Y Z Y X r βα 2、大地坐标系大地坐标在描述地面点的位置是非常有用， 是通过一个辅助面（参考椭球）定义的， 分为大地坐标系和直角坐标系。
H 为大地高，一般GPS 测量用，大地坐标系大地坐标系：大地纬度B 为空间点P 的椭球法面与面OXY 夹角，大地经度L 为ZOX 与ZOP 夹角，大地高程H 为P 点沿法线到椭球面距离直角坐标系：椭球几何中心与直角坐标系原点重合，短半轴与Z 轴重合，其他符合右手定则。
相互转换:黄赤交角23°27′X YZ oP春分点黄道 天球赤道 起始子午面L B PH[]⎪⎩⎪⎨⎧+=+=-=+-=L B H N X L B H N Y B e a N B H e N Z cos cos )(sin cos )(e ,2sin 21/ sin )21(为第一扁率卯酉全曲率半径，其中3、惯性坐标系（CIS ）与协议天球坐标系① 惯性坐标系（CIS ）:在空间不动或做匀速直线运动的坐标系.② 协议天球坐标系：以某一约定时刻t0作为参考历元，把该时刻对应的瞬时自转轴经岁差和章动改正后作为Z 轴，以对应的春分点为X 轴的指向点，以XOZ 的垂直方向为Y 轴方向建立的天球坐标系。
一、各坐标系下椭球参数WGS84大地参数北京54大地参数西安80大地参数参考椭球体：WGS 84 长半轴：6378137短半轴：6356752.3142 扁率：1/298.257224 参考椭球体：Krasovsky_1940长半轴：6378245短半轴：6356863.0188扁率：1/298.3参考椭球体：IAG 75长半轴：6378140短半轴：6356755.2882扁率：1/298.257000二、WGS84转北京54一般步骤（转80一样，只是椭球参数不同）前期工作：收集测区高等级控制点资料。
在应用手持GPS接收机观测的区域内找出三个以上分布均匀的等级点（精度越高越好）或GPS“B”级网网点，点位最好是周围无电磁波干扰，视野开阔，卫星信号强。
并到测绘管理部门抄取这些点的54北京坐标系的高斯平面直角坐标(x、y)，大地经纬度（B、L），高程h ，高程异常值ξ和WGS-84坐标系的大地经纬度（B、L），大地高H。
如果没有收集到WGS-84下的大地坐标，则直接用手持GPS测定已知点B、L、H值。
转换步骤：1、把从GPS中接收到84坐标系下的大地坐标（经纬度高程B、L, H，其中B为纬度，L为经度，H为高程），使用84坐标系的椭球参数转换为84坐标系下的地心直角坐标（空间坐标）：式中，N为法线长度，为椭球长半径，b为椭球短半径，为第一偏心率。
2、使用七参数转换为54坐标系下的地心直角坐标（x，y，z）：x = △x + k*X- β*Z+ γ*Y+ Xy = △y + k*Y + α*Z - γ*X + Yz = △z + k*Z - α*Y + β*X + Z其中，△x，△y，△z为三个坐标方向的平移参数；α，β，γ为三个方向的旋转角参数；k为尺度参数。
（采用收集到的控制点计算转换参数，并需要验证参数）在小范围内可使用七参数的特殊形式即三参数，即k、α、β、γ都等于0，变成：x = △x+ Xy = △y+ Yz = △z + Z3、根据54下的椭球参数，将第二步得到的地心坐标转换为大地坐标（B54,L54,H54）计算B时要采用迭代，推荐迭代算法为：4、根据工程需要以及各种投影（如高斯克吕格）规则进行投影得到对应的投影坐标，即平面直角坐标。
坐标系转换问题及转换参数的计算方法对于坐标系的转换，给很多GPS的使用者造成一些迷惑，尤其是对于刚刚接触的人，搞不明白到底是怎么一回事。
我对坐标系的转换问题，也是一知半解，对于没学过测量专业的人来说，各种参数的搞来搞去实在让人迷糊。
在我有限的理解范围内，我想在这里简单介绍一下，主要是抛砖引玉，希望能引出更多的高手来指点迷津。
我们常见的坐标转换问题，多数为WGS84转换成北京54或西安80坐标系。
其中WGS84坐标系属于大地坐标，就是我们常说的经纬度坐标，而北京54或者西安80属于平面直角坐标。
对于什么是大地坐标，什么是平面直角坐标，以及他们如何建立，我们可以另外讨论。
这里不多罗嗦。
那么，为什么要做这样的坐标转换呢？因为GPS卫星星历是以WGS84坐标系为根据而建立的，我国目前应用的地形图却属于1954年北京坐标系或1980年国家大地坐标系；因为不同坐标系之间存在着平移和旋转关系（WGS84坐标系与我国应用的坐标系之间的误差约为80），所以在我国应用GPS进行绝对定位必须进行坐标转换，转换后的绝对定位精度可由80提高到5-10米。
简单的来说，就一句话，减小误差，提高精度。
下面要说到的，才是我们要讨论的根本问题：如何在WGS84坐标系和北京54坐标系之间进行转换。
说到坐标系转换，还要罗嗦两句，就是上面提到过的椭球模型。
我们都知道，地球是一个近似的椭球体。
因此为了研究方便，科学家们根据各自的理论建立了不同的椭球模型来模拟地球的形状。
而且我们刚才讨论了半天的各种坐标系也是建立在这些椭球基准之上的。
比如北京54坐标系采用的就是克拉索夫斯基椭球模型。
而对应于WGS84坐标系有一个WGS84椭球，其常数采用IUGG第17届大会大地测量常数的推荐值。
WGS84椭球两个最常用的几何常数：长半轴：6378137±2(m)；扁率：1：298.257223563之所以说到半长轴和扁率倒数是因为要在不同的坐标系之间转换，就需要转换不同的椭球基准。
CORS环境下GPS RTK测量时的坐标系统及相互转换袁斌【摘要】GPS定位技术已经被广泛地运用并发展成为一个真正的三维测量工具.GPS CORS系统是GPS的连续运行参考站,是在一个城市、一个地区、或一个国家范围内,根据要求按一定距离间隔,建立常年连续运行的若干个固定GNSS参考站,组成的网络系统.本文通过对GPSRTK测量中遇到的不同坐标系统的分析,阐明了不同坐标系统之间数据转换的本质.结合在生产中使用的GPSRTK设备,说明了WGS-84坐标系向地方坐标系转换的一般过程和注意事项;对GPSRTK测量中遇到的不同坐标系统,进行理论上和实践上的研究,达到了预期效果,掌握了中海达V8 GNSS RTK接收机在GPSRTK测量中的使用问题.【期刊名称】《北京测绘》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】4页(P84-87)【关键词】CORS;GPS;测量;坐标系统;转换【作者】袁斌【作者单位】江西荡坪钨业有限公司,江西大余341500【正文语种】中文【中图分类】P228.4由于历史的原因，我国的国家坐标系，经历了从1954年北京坐标系、1980西安坐标系和2000国家大地坐标系。
按所采用的参考椭球来分，主要为基于克拉索夫斯基椭球的1954年北京坐标系和基于IAG 75地球椭球的1980西安坐标系；根据《中华人民共和国测绘法》［1］、，经国务院批准，我国自2008年7月1日起，启用2000国家大地坐标系。
而GPS测量所采用的坐标系统是WGS－84坐标系，WGS－84坐标向地方坐标转换的本质是 WGS－84坐标向1954年北京坐标系或1980西安坐标系的转换。
因此在实际工作中我们经常会遇到上述三个坐标系之间的转换问题，搞清楚它们之间的转换关系是对GPS测量人员的基本要求，也是能够得到GPS准确测量结果的前题。
GPS CORS系统是GPS的连续运行参考站，是在一个城市、一个地区、或一个国家范围内，根据要求按一定距离间隔，建立常年连续运行的若干个固定GNSS参考站，组成的网络系统。
1 天球坐标系、地球坐标系和卫星测量中常用的坐标系的建立方法。
天球直角坐标系天球坐标系天球球面坐标系坐标系地球直角坐标系地球坐标系地球大地坐标系常用的天球坐标系：天球赤道坐标系、天球地平坐标系和天文坐标系。
在天球坐标系中，天体的空间位置可用天球空间直角坐标系或天球球面坐标系两种方式来描述。
1 天球空间直角坐标系的定义地球质心O为坐标原点，Z轴指向天球北极，X轴指向春分点，Y轴垂直于XOZ 平面，与X轴和Z轴构成右手坐标系。
则在此坐标系下，空间点的位置由坐标（X，Y，Z）来描述。
春分点：当太阳在地球的黄道上由天球南半球进入北半球，黄道与赤道的交点）2 天球球面坐标系的定义地球质心O为坐标原点，春分点轴与天轴（天轴：地球自转的轴）所在平面为天球经度（赤经）测量基准——基准子午面，赤道为天球纬度测量基准而建立球面坐标。
空间点的位置在天球坐标系下的表述为（r，α，δ）。
天球空间直角坐标系与天球球面坐标系的关系可用图2-1表示：岁差和章动的影响岁差：地球实际上不是一个理想的球体，地球自转轴方向不再保持不变，这使春分点在黄道上产生缓慢的西移，这种现象在天文学中称为岁差。
章动：在日月引力等因素的影响下，瞬时北天极将绕瞬时平北天极旋转，大致呈椭圆，这种现象称为章动。
极移：地球自转轴相对地球体的位置并不是固定的，因而，地极点在地球表面上的位置，是随时间而变化的，这种现象称为极移。
地球的自转轴不仅受日、月引力作用而使其在空间变化，而且还受地球内部质量不均匀影响在地球内部运动。
前者导致岁差和章动，后者导致极移。
协议天球坐标系：为了建立一个与惯性坐标系统相接近的坐标系，人们通常选择某一时刻，作为标准历元，并将此刻地球的瞬时自转轴（指向北极）和地心至瞬时春分点的方向，经过瞬时的岁差和章动改正后，分别作为X轴和Z轴的指向，由此建立的坐标系称为协议天球坐标系。
3 地球坐标系地球直角坐标系和地球大地坐标系的转换其中：过椭球面上一点的法线，可作无限个法截面，其中一个与该点子午面相垂直的法截面同椭球面相截形成的闭合的圈称为卯酉圈。
