第三章 1坐标系统及其转换

测绘技术中的坐标系统及其转换在测绘技术中，坐标系统及其转换是非常重要的一个方面。

坐标系统是用来描述和表示地球上点的位置的数学模型，而坐标转换则是将一个坐标系统中的坐标转换到另一个坐标系统中去。

在实际的测绘工作中，我们经常会遇到需要进行坐标转换的情况，因此了解和掌握坐标系统及其转换原理非常必要。

一、坐标系统的基本概念在测绘中，常用的坐标系统有地理坐标系统和平面坐标系统。

地理坐标系统使用经度和纬度来表示地球上点的位置，经度表示东西方向上的位置，纬度表示南北方向上的位置。

平面坐标系统则将地球表面投影到一个平面上，用东坐标和北坐标来表示点的位置。

常见的平面坐标系统有UTM坐标系统和高斯-克吕格坐标系统等。

不同的坐标系统具有不同的特点和适用范围。

地理坐标系统适用于大范围的测量和定位，但精度相对较低。

而平面坐标系统适用于小范围的测量和定位，精度相对较高。

在实际应用中，根据具体需求和测量范围的大小，选择合适的坐标系统非常重要。

二、坐标转换的原理和方法坐标转换是将一个坐标系统中的坐标转换到另一个坐标系统中去的过程。

常见的坐标转换方法有参数法转换和非参数法转换两种。

参数法转换是通过一些参数值来描述两个坐标系统之间的转换关系。

这些参数值可以通过已知控制点的坐标和变换关系来求解得到。

将已知控制点的坐标转换到目标坐标系统中，然后通过这些已知点的变换关系来推导其他点的坐标转换。

参数法转换的精度和可靠性较高，但需要有足够的控制点和变换参数，且计算较为复杂。

非参数法转换则是通过一些数学方法和算法来求解坐标转换的关系。

这种方法不依赖于控制点的坐标，而是通过计算两个坐标系统之间的变换关系来实现坐标转换。

非参数法转换相对简单，适用于小范围的坐标转换，但精度相对较低。

三、实际应用中的坐标转换技术在实际的测绘工作中，坐标转换是非常常见且重要的操作。

例如，在地理信息系统（GIS）中，常常需要将不同坐标系统下的数据进行集成和分析。

这就需要进行坐标转换，将各种坐标系统中的数据转换为统一的坐标系统，以便进行统一的分析和处理。

测绘技术中的坐标系统与坐标变换随着科技的快速发展，测绘技术在现代社会中扮演着不可或缺的角色，广泛应用于土地管理、城市规划、环境监测等领域。

而在测绘过程中，坐标系统和坐标变换则是至关重要的概念，它们为测绘数据的准确性和可靠性提供了基础支持。

一、坐标系统的基本概念坐标系统是地理信息技术中用来描述地球表面位置的一种方法，是测绘过程中不可或缺的工具。

在坐标系统中，我们将地球表面划分为一个个小区域，并为每个区域分配相应的坐标系。

常见的坐标系统有地理坐标和投影坐标两种。

地理坐标是一种用经度和纬度表示位置的坐标系统，它可以直接在地球表面上定位一个点。

经度表示一个点相对于本初子午线（0度经线）的偏移量，而纬度则表示一个点距离赤道的距离。

地理坐标的优点是直观、直接，能够精确描述地球表面上任意一点的位置。

投影坐标是一种通过将三维地球表面投影到二维平面上来表示位置的方法。

由于地球是一个三维的球体，为了在平面上表示，就需要进行投影。

常见的投影方法有等面积投影、等距投影和等角投影等。

投影坐标常用于大规模测绘、地图制作等领域，能够满足精确测量和展示的需求。

二、坐标变换的原理与方法坐标变换是将不同坐标系统之间的点位置互相转换的过程。

由于不同坐标系统的采用方式和参考标准不同，因此需要通过坐标变换来实现数据的整合和对比。

坐标变换的原理主要包括七参数变换和四参数变换两种。

七参数变换是在不同坐标系统间进行坐标转换时常用的方法之一。

它通过确定平移量、旋转角度和尺度因子等七个参数，将一个坐标系内的坐标转换到另一个坐标系内。

七参数变换的过程需要通过大地基准点进行定位，利用观测数据和数学模型进行计算。

七参数变换能够实现高精度的坐标转换，广泛应用于地图制作和测量工作中。

四参数变换是另一种常用的坐标变换方法，它主要是通过确定平移量和旋转角度两个参数，将一个坐标系内的坐标转换到另一个坐标系内。

四参数变换常用于大范围、小尺度地图制作和GIS中的数据整合工作。

大地测量坐标系统及其转换基本坐标系1、大地坐标系坐标表示形式:(,,L B H大地经度L :地面一点P 地的大地子午面N P S 与起始大地子午面所构成的二面角; 大地纬度B :P 地点对椭球面的法线P P K 地与赤道面所夹的锐角; 大地高H :P 地点沿法线到椭球面的距离。

赤道面SW2、空间直角坐标系坐标表示形式:(,,XY Z以椭球中心O 为坐标原点,起始子午面N G S 与赤道面的交线为X 轴,椭球的短轴为Z 轴(向北为正,在赤道面上与X 轴正交的方向为Y 轴,构成右手直角坐标系O X YZ 。

Y W3、子午平面坐标系坐标表示形式:(,,L x y设P点的大地经度为L,在过P点的子午面上,以椭圆的中心为原点,建立x、y 平面直角坐标系。

则点P的位置用(,,L x y表示。

x坐标表示形式:(,,L u H设椭球面上的点P 的大地经度为L 。

在此子午面,以椭球中心O 为圆心,以椭球长半径a 为半径,做一个辅助圆。

过P 点做一纵轴的平行线,交横轴于1P 点,交辅助圆于2P 点,连结2P 、O 点,则21P O P 称为P 点的归化纬度,用u 来表示。

P 点的位置用(,L u 表示。

当P 点不在椭球面上时,则应将P 沿法线投影到椭球面上,得到点0P ,0PP 即为P 点的大地高,0P 点的归化纬度,就是P 点的归化纬度。

P 点的位置用(,,L u H 表示。

xyP u点在椭球面上时的P u点不在椭球面上时的x坐标表示形式:(,,L φρ设P 点的大地经度为L ,连结O P ,则POx φ∠=,称为球心纬度,OP ρ=,称为P 点的向径。

P 点的位置用(,,L φρ表示。

x6、大地极坐标系坐标表示形式:(,S A以椭球面上某点0P 为极点,以0P 的子午线为极轴,从0P 出发,作一族A =常数的大地线和S =常数的大地圆。

它们构成相互正交的坐标系曲线,即椭球面上的大地极坐标系,简称地极坐标系。

在大地极坐标系中,点的位置用(,S A 来表示。

测绘技术中常见的坐标系统及其转换方法导语：测绘技术是以获取、处理、分析地理空间数据为基础的专业领域，而坐标系统则是测绘技术中的重要概念。

本文将介绍测绘技术中常见的坐标系统及其转换方法，以帮助读者更好地理解和应用测绘技术。

1. 地理坐标系统地理坐标系统是测绘技术中最常见的坐标系统之一。

它使用经度和纬度来描述地球上的位置。

经度表示地球表面上一个点位于东西方向上的角度，纬度表示位于南北方向上的角度。

这种坐标系统常用于地图制作、导航等领域。

2. 平面坐标系统平面坐标系统是测绘技术中另一种常见的坐标系统。

它将地球表面分为各种局部平面，在每个局部平面上使用平面坐标来描述位置。

不同的平面坐标系统有不同的坐标原点和坐标轴方向，但都以米为单位。

这种坐标系统常用于城市规划、土地管理等领域。

3. UTM坐标系统UTM坐标系统（通用横轴墨卡托投影坐标系统）是一种常用的平面坐标系统。

它将地球表面划分为60个横向带和20个纵向带，每个带的中央子午线用作坐标原点。

该坐标系统使用东北方向的坐标来描述位置，其中东方向的坐标称为Easting，北方向的坐标称为Northing。

UTM坐标系统广泛应用于测绘工程、导航和地理信息系统等领域。

4. 地方坐标系统地方坐标系统是一种根据具体地方特性而设定的坐标系统，在特定地区使用。

不同地方坐标系统可能使用不同的投影方法和坐标单位。

例如，中国在大范围地图制作和测绘工程中使用的是高斯-克吕格投影坐标系统，以保证地图坐标的准确性。

地方坐标系统在局部区域的测绘和工程项目中具有重要作用。

5. 坐标系统转换方法坐标系统转换是测绘技术中常见且必要的操作。

由于不同坐标系统使用不同的参考标准和投影方法，经纬度与平面坐标之间的转换需借助转换方法。

常见的坐标系统转换方法包括大地坐标系向平面坐标系的转换、不同平面坐标系之间的转换等。

大地坐标系向平面坐标系的转换通常需要根据椭球体参数进行计算。

这种转换方法常用于将GPS采集的经纬度坐标转换为所需的平面坐标。

了解大地坐标系统及其转换方法在现代测量学中，大地坐标系统扮演着至关重要的角色。

它是一种用于描述地球上任何一点位置的方法。

大地坐标系统的建立和标准化使得地理测量和定位变得更为准确和可靠。

本文将介绍大地坐标系统的基本原理，并探讨其转换方法。

一、大地坐标系统的基本原理大地坐标系统是基于地球的形状和地球参考椭球体的建立的。

地球并非完全是一个完美的球体，它稍微扁平，更接近于一个椭球体。

为了更好地描述地球上的位置，人们引入了地球参考椭球体，即用一个近似于地球形状的椭球体来近似地球。

大地坐标系统的基本单位是经纬度，在这种坐标系统中，地球表面被划分成了无数纬度和经度线。

经度线相互平行，并穿过地球南北两极。

纬度线则相互垂直，并环绕地球，将地球分为南半球和北半球。

经度线的起始点是本初子午线，即通过英国伦敦的经线，纬度线的起始点是赤道。

在大地坐标系统中，一个点的位置可以通过经度和纬度两个参数唯一地确定。

经度通常用度（°）来表示，范围为-180°到+180°，正值表示东经，负值表示西经；纬度也用度（°）来表示，范围为-90°到+90°，正值表示北纬，负值表示南纬。

二、大地坐标的转换方法尽管大地坐标系统提供了一种便捷的定位方式，但在实际应用中，我们有时需要将大地坐标转换为其他坐标系统，或者将其他坐标系统转换为大地坐标。

这时，我们需要借助一些数学方法和公式来完成转换。

1. 大地坐标转换为笛卡尔坐标笛卡尔坐标是直角坐标系的一种，其中一个点的位置可以由该点在三个坐标轴上的投影确定。

在测量学中，我们常常需要将大地坐标转换为笛卡尔坐标，以便进行更复杂的计算和分析。

大地坐标转换为笛卡尔坐标的方法涉及到各种测量参数和公式，例如大地椭球体的参数、坐标系原点的选择等。

通常情况下，我们可以借助一些专业软件或者计算工具来进行转换，以确保计算的准确性。

2. 笛卡尔坐标转换为大地坐标与大地坐标转换为笛卡尔坐标类似，将笛卡尔坐标转换为大地坐标也需要考虑诸多因素。

如何进行地理坐标系统的转换地理坐标系统的转换在现代社会中具有重要的意义。

地理坐标系统是一套用于标示和表示地球上某个位置的系统，通过这个系统，可以方便地确定地理位置，进行地图绘制和空间分析。

然而，由于地理坐标系统的种类繁多、使用范围广泛，对于普通人而言，进行地理坐标系统的转换可能会有一定的困惑。

本文将介绍地理坐标系统的基本概念，以及如何进行地理坐标系统的转换。

首先，我们需要了解什么是地理坐标系统。

地理坐标系统可以分为球面坐标系统和投影坐标系统两大类。

球面坐标系统是基于地球椭球体的形状和大小建立的，例如常见的经纬度坐标系统。

投影坐标系统则是将三维的地球表面投影到二维平面上，以便于地图绘制和空间分析。

常见的投影坐标系统有国家坐标系统、UTM坐标系统等。

在进行地理坐标系统的转换之前，我们需要明确转换的目的和要求。

不同的应用场景需要不同的地理坐标系统，例如导航、航空、地理信息系统等。

因此，我们需要根据具体的需求来选择合适的地理坐标系统，并了解其坐标系统参数和转换方法。

地理坐标系统的转换可以通过数学模型和计算方法来实现。

常见的转换方法有以下几种：1. 基于参数的转换方法：通过参数化转换，将一个地理坐标系统的位置转换到另一个地理坐标系统中。

这种方法适用于小范围的转换，例如从一个国家坐标系统转换到另一个国家坐标系统。

参数化转换需要通过测量和估算来确定参数值，常用的参数包括地图投影参数、基准面参数等。

2. 基于数学模型的转换方法：通过数学模型来描述地球的形状和变形，以及地理坐标系统之间的变换关系。

这种方法适用于大范围的转换，例如从球面坐标系统转换到投影坐标系统。

常见的数学模型包括地球椭球体模型、大地水准面模型等。

3. 基于地理信息系统的转换方法：通过地理信息系统软件提供的转换工具来实现坐标系统的转换。

地理信息系统软件通常内置了各种坐标系统参数和转换算法，可以方便地进行坐标系统的转换。

这种方法适用于需要进行大量坐标转换的情况，例如批量处理地理数据。

了解测绘技术中的坐标系统及转换方法测绘技术在现代社会中扮演着重要的角色，它涉及到地理信息、空间数据和地图制作等方面。

而要了解测绘技术，就必须掌握其中的坐标系统和转换方法。

一、什么是坐标系统？坐标系统是用于描述和定位地球上各个地点的一种数学模型。

它通过坐标轴和原点来确定位置，包括经度、纬度和高度。

在地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）中，常见的坐标系统有世界地理坐标系统（WGS）和国家测绘地理空间数据模型（CGCS）等。

二、常见的坐标系统1. 经纬度坐标系统经度和纬度是描述地球上某一点位置的坐标。

经度是指位于地球表面上某个点与本初子午线之间的夹角，其取值范围为0°～180°。

纬度是指位于地球表面上某个点与赤道之间的夹角，取值范围为-90°～90°。

经纬度坐标系统常用于地球表面的位置定位和导航。

2. UTM坐标系统UTM坐标系统是一种平面坐标系统，用来描述地球表面上的点位置。

UTM坐标系统将地球表面划分成60个等宽带，每个带都有一个中央经线（通常选择最靠近该区域的经线作为中央经线）。

这种坐标系统适用于大范围地图制作和地形分析。

三、坐标系统之间的转换在实际应用中，不同的测绘需求和技术要求需要不同的坐标系统。

为了实现不同坐标系统之间的相互转换，测绘技术中涌现出了一些转换方法。

1. 坐标系转换坐标系转换是指将一个坐标系的坐标转换为另一个坐标系的坐标。

这需要通过一定的计算和转换算法来实现。

常见的坐标系转换方法有基于参数、基于仿射变换、基于大地坐标系转换等。

2. 坐标转换模型坐标转换模型是指用来描述不同坐标系统之间转换关系的一种数学模型。

常见的坐标转换模型有七参数模型、三参数模型和四参数模型等。

这些模型通过大量的经验数据和观测数据进行拟合和调整，以实现精确的坐标转换。

3. 数字地球模型数字地球模型是对地球表面和地下的数字化描述。

它可以通过高精度测量和遥感技术获取地球表面的三维坐标数据，并进行坐标系统的转换和配准。

坐标系统定义及转换任务1：更改idroads.shp的坐标信息步骤如下：1. 打开AccCatalog，定位到chap2数据库，打开idroads.shp文件，在Metatata选项的spatial中查看它的坐标系统。

2. 在ArcCatalog中点击Show／Hide ArcToolbox Window来打开ArcToolbox窗口。

右击ArcToolbox，选择Environment。

在单击General Settings下拉箭头并选择chap2作为当前的工作窗口。

点击OK确定，双击Data Management/Projects and Transformations 工具集中的Feature 工具下的Project工具，选择idroad.shp作为输入要素类,将默认的输出要素类名称改为idroads2.shp,点击Output Coordinate System 右边的图标选择合适的坐标系统。

在SpatialReference Properties对话框中，点击New下拉箭头并选择Projected。

在New ProjectedCoordinate System 对话框中，首先输入名称idroads2,然后需要在Projection及Geographic Coordinate System对话框中提供投影信息。

在Projection框架中，Name下拉列表中选择Transverse_Mercator。

键入以下参数值：False_Easting为2500000，False_Nothing为1200000，Central_Meridian为-114.0，Scale_Factor为0.9996，Latitude_Of_Origin为42.0.确保Linear Unit是Meter。

在Geographic Coordinate System框架中点击Select。

双击North American ，North American Datum1983.prj，点击Finish。

如何进行地理坐标系统转换与坐标变换地理坐标系统转换与坐标变换是在地理信息系统（GIS）和测绘领域中非常重要的技术。

它们使得不同地理坐标系统之间的数据相互兼容，并且可以实现数据在不同坐标系统之间的精确转换。

本文将介绍地理坐标系统的基本概念，以及如何进行坐标转换和变换。

一、地理坐标系统的基本概念地理坐标系统是用于描述地球上点的位置的一种坐标系统。

常用的地理坐标系统有经纬度坐标系统和投影坐标系统。

经纬度坐标系统使用经度和纬度来确定一个点的位置，经度表示东西方向上的位置，纬度表示南北方向上的位置。

投影坐标系统则是将地球表面的经纬度坐标投影到二维平面上，使其成为适合在地图上显示的坐标。

由于地球并非完全球形，所以存在多种投影方法，常见的有墨卡托投影、高斯投影等。

二、地理坐标系统转换地理坐标系统转换是将一个坐标从一个坐标系统转换为另一种坐标系统的过程。

常见的地理坐标系统转换有经纬度坐标转换和投影坐标转换。

1. 经纬度坐标转换经纬度坐标转换是将一个点的经纬度坐标从一种坐标系统转换为另一种坐标系统。

常见的经纬度坐标转换包括经纬度与度分秒的转换、经纬度与UTM坐标的转换等。

这些转换主要涉及将度、分、秒之间进行换算和投影公式的使用。

2. 投影坐标转换投影坐标转换是将一个点的投影坐标从一种坐标系统转换为另一种坐标系统。

这种转换是在地图绘制和测量分析中广泛应用的一种技术。

常见的投影坐标转换包括不同投影坐标之间的转换，如墨卡托投影与高斯投影之间的转换。

转换方法包括投影公式的使用和参数的修改等。

三、坐标变换坐标变换是将一个坐标在同一坐标系统下进行改变，常见的坐标变换包括坐标平移、旋转和缩放。

1. 坐标平移坐标平移是将一个坐标系统中的点在坐标轴上进行平移的操作。

平移可以沿着坐标轴的正方向或负方向进行。

坐标平移通常用于将地理数据与已知坐标系统进行对齐。

2. 坐标旋转坐标旋转是将一个坐标系统中的点围绕坐标原点进行旋转的操作。

旋转可以是顺时针或逆时针方向。

坐标系统与坐标变换Win32程序使用坐标系统之间的变换完成图形的缩放、旋转、平移等输出操作。

Win32下面总共使用四个坐标空间：世界坐标系、页面坐标系、设备坐标系和物理坐标系（包括客户区、桌面或打印纸等）。

每个坐标空间都是一个线性空间，用两个相互垂直的坐标轴定位两维的物体。

我们把改变一个物体的大小、方向和形状的算法称作“ 变换” 一个图形物体从一个坐标空间映射到另一个坐标空间的过程就是一个变换。

最终，物体显示在一个物理设备上，通常是屏幕或者打印机。

1、四个坐标系的定义页面空间和设备空间一起工作，在这两个空间下，程序可以使用设备相关的单位，例如毫米和英寸。

但是在世界坐标系和页面坐标系下，都认为是逻辑坐标系，单位是逻辑单位1。

任何程序的绘图代码中使用的坐标都是从世界坐标系开始，直到物理坐标系，最后得到(看到)输出结果。

每两个坐标系之间，系统都米用一种变换方法，从前面的坐标空间复制(或者映射)一个矩形区域到下一个坐标空间。

为了便于处理，如果程序调用了SetWorldTransform函数，则这个映射过程从世界坐标系开始，否则从页面坐标系开始。

用图形表示如下：举个例子说，如果我们在DC上面有个画线函数:MoveTo(hDC, 0, 0);Li neTo(hDC, 10,10);则如果我们没有使用SetWordTransform函数，可以认为我们的画线操作就是在页面坐标系下面，0，10都是页面坐标系下的坐标。

如果我们使用了SetWorldTransform函数，则画线操作是在世界坐标系下面。

页面坐标系中对应的这个线段是世界坐标系下面的线段(0,0) -> (10,10)通过两个坐标空间之间的变换矩阵变换得到，结果可能还是(0,0)点到(10,10)点，也可能是(5,9)点到(-20,14)点，这取决于两个坐标系之间的变换矩阵。

同样道理，对于上述四个坐标系，当系统从一个坐标系中复制指定矩形区域内的某个点到下一个坐标系时，它使用这两个坐标系之间的变换算法，根据点的原坐标计算得到点的像坐标。

西安科技大学科技论文我国现行坐标系统及其转换作者:长孙建坤专业名称：测绘工程2015年6月15日目录一、坐标系的基准设计 (3)二、我国测量坐标系统概述 (3)三、各种坐标系的几种表达形式 (4)四、我国现阶段并存的几种坐标系统简介 (4)4.1 1984世界大地坐标系 (4)4.2 1954北京坐标系 (4)4.3 1980西安坐标系 (5)4.4 高斯平面直角坐标系和UTM (5)4.5 2000国家坐标系 (5)4.6 地方独立坐标系 (5)五、坐标系的转换 (6)5.1 坐标系转换必要性的分析 (6)5.2 坐标系转换严密性的分析 (6)5.3 不同椭球之间大地坐标的差异性 (6)5.4 坐标系转换的方法 (7)5.4.1非严密转换 (7)5.4.2严密转换 (8)一、坐标系的基准设计测量中所应用的某种坐标系统，是借助一定的观测手段，采用一定的数学方法，在一个是在的运动和变化的物理空间中建立起来的。

因此，关于一个坐标系的定义及描述幵不像数学中那么简单明确，而是通过几组基准数据来描述和体现的：基本常数系统：确定椭球的大小和形状以及其他物理参数。

地极和零子午点系统：位置和方位基准：迚行椭球定位定向。

长度基准：确定长度尺度。

高程基准：确定高程起算点。

采用以上几个基准参数就可以唯一的确定一个坐标系统。

按照上述定义我国先后使用过的坐标系统有：1954北京坐标系、1980西安坐标系、WGS －84坐标系、2000国家坐标系 。

二、我国测量坐标系统概述我国测量坐标系统在大地测量学中，坐标系分为两大类：地心坐标系和参心坐标系。

地心坐标系是坐标系原点与地球质心重合的坐标系； 参心坐标系是坐标系原点位于参考椭球体中心，但不与地球质心重合的坐标系。

我国测量坐标系 地心坐标系 参心坐标系Beijing54 Xi ’An80 WGS84 CGC2000我国使用的1954北京坐标系，1980西安坐标系都属于参心坐标系。