大地测量中常用的坐标转换方法

工程测量坐标换算方法引言在工程测量中，常常需要使用不同的坐标系统进行测量和计算。

不同的坐标系统可能采用不同的原点、坐标轴方向、单位等。

在实际应用中，我们经常需要将一个坐标点在不同坐标系统下进行换算和转换。

本文将介绍工程测量中常用的坐标换算方法，旨在帮助读者理解和应用这些方法。

1. 直角坐标系直角坐标系是工程测量中最常用的坐标系统之一。

在直角坐标系中，一个点的位置可以用两个坐标值表示，分别表示点在水平和垂直方向的投影距离。

水平方向的坐标称为X坐标，垂直方向的坐标称为Y坐标。

1.1 原点位置直角坐标系的原点一般位于被测量对象的某个特定位置。

在实际测量中，我们可根据需要将原点设置在合适的位置。

1.2 坐标轴方向直角坐标系的坐标轴一般选择水平和垂直两个方向。

水平方向通常用来表示东西方向，以正东方向为正轴向。

垂直方向通常用来表示南北方向，以正北方向为正轴向。

1.3 坐标的表示在直角坐标系中，一个点的位置可以用一个有序对表示，格式为(X, Y)。

其中，X表示点在水平方向的坐标，Y表示点在垂直方向的坐标。

2. 大地坐标系大地坐标系是工程测量中常用的另一种坐标系统。

大地坐标系以地球的形状和地球表面上的某个参考点为基础，通过经纬度来确定一个点的位置。

2.1 经纬度表示在大地坐标系中，经度是指一个点位于地球上的东西方向位置。

经度的表示方法是以0°经线（即本初子午线）为基准，以东经为正，西经为负，范围为-180°到+180°。

纬度是指一个点位于地球上的南北方向位置。

纬度的表示方法是以赤道为基准，以南纬为负，北纬为正，范围为-90°到+90°。

2.2 坐标换算方法在工程测量中，经常需要将大地坐标系中的经纬度换算为直角坐标系中的X、Y坐标，或者将直角坐标系中的X、Y坐标换算为大地坐标系中的经纬度。

常用的大地坐标与直角坐标的换算方法有以下几种：•大地坐标系（经纬度）到直角坐标系的换算方法，称为大地坐标系的正算方法。

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。

地理坐标系与测绘坐标系的转换方法地理坐标系和测绘坐标系是测绘工作中常用的两种坐标系。

地理坐标系使用经度和纬度来表示地球上的位置，而测绘坐标系则采用特定的坐标系统来定位地理特征。

在实际测绘工作中，我们经常需要将地理坐标系转换为测绘坐标系，或者反向进行转换。

本文将介绍一些常见的地理坐标系与测绘坐标系的转换方法。

一、地理坐标系和测绘坐标系的基本概念地理坐标系是基于地球椭球体坐标的坐标系。

它以地球赤道为基准，将地球划分为经度和纬度的网格系统。

经度表示东西方向的角度距离，以0度经线（即本初子午线）为基准，向东为正，向西为负；纬度表示南北方向的角度距离，以赤道为基准，向北为正，向南为负。

地理坐标系广泛应用于地图制作、导航系统和地理信息系统等领域。

测绘坐标系是为满足地图制作和工程测量需求而设立的坐标系统。

它采用某个特定的坐标系统，通过投影等方法将地球的三维空间映射为二维平面。

测绘坐标系通常以某个参照点为基准，以北方向和东方向为正，建立平面坐标系。

测绘坐标系的选择取决于具体的测量任务和地理区域。

二、地理坐标系转换为测绘坐标系的方法地理坐标系转换为测绘坐标系的方法主要有平面坐标系投影和大地坐标系转换两种。

1. 平面坐标系投影法平面坐标系投影法是将三维地理坐标系投影到二维平面上的方法。

常用的投影方法有经纬投影、等面积投影和等距离投影等。

其中，经纬投影是将地理坐标系的经度和纬度分别投影到水平和垂直坐标轴上，以实现从地理坐标系到平面坐标系的转换。

在实际应用中，为了保证地图的准确性，需要选择适合具体地理区域和测绘任务的投影方法。

2. 大地坐标系转换法大地坐标系转换法是将地理坐标系的大地坐标转换为测绘坐标系的方法。

大地坐标系以地球椭球体的形状作为基准，通过大地测量学的方法来描述地球上的点的三维位置。

常用的大地坐标系转换方法有高斯投影法、UTM坐标系和国家大地坐标系等。

这些方法根据地理区域的不同，选择不同的基准椭球体和投影参数来进行转换。

椭球面坐标与大地测量的转换方法与公式椭球面坐标是地球表面上的一种坐标系统, 它将地球视为一个近似椭球体, 提供了一种测量和计算地球上点的方法。

在实际的测量和定位任务中, 经常需要将椭球面坐标转换为其他坐标系统, 或者反过来。

这就需要使用一些转换方法和公式。

一、椭球面坐标系统椭球面坐标系统是大地测量学中常用的一种坐标系统。

它使用经度、纬度和高程来描述地球上的点。

其中，经度表示点在东西方向上的位置，纬度表示点在南北方向上的位置，而高程表示点相对于基准面的高度。

在椭球面坐标系统中，常用的参考椭球体包括WGS84、CGCS2000等。

二、椭球面坐标与地心坐标的转换将椭球面坐标转换为地心坐标是大地测量中常见的任务。

地心坐标是以地球质心为原点的坐标系统，它与椭球体的长短轴、扁率等参数有关。

在转换过程中，需要考虑到椭球体的参数，包括椭球体的半长轴a、扁率f等。

常用的转换方法包括勒让德多项式展开法、球面三角法等。

三、椭球面坐标与笛卡尔坐标的转换将椭球面坐标转换为笛卡尔坐标是另一个常见的任务。

笛卡尔坐标是三维坐标系，它使用直角坐标系来表示地球上的点。

在转换过程中，需要考虑到椭球体的参数，包括椭球体的半长轴a、扁率f等。

常用的转换方法包括克里金插值法、最小二乘法等。

四、大地测量中的应用椭球面坐标与大地测量的转换方法和公式在实际测量和定位任务中发挥着重要的作用。

它们被广泛应用于地理信息系统、导航定位、地质勘探等领域。

例如，在导航定位中，利用椭球面坐标与笛卡尔坐标的转换，可以实现卫星导航系统的精确定位。

在地质勘探中，利用椭球面坐标与地心坐标的转换，可以确定地下矿藏的位置和分布。

总结：椭球面坐标与大地测量的转换方法与公式是地球科学中的重要内容。

通过了解和掌握这些方法和公式，我们可以更好地进行地球测量和定位任务。

椭球面坐标系统提供了一种描述地球表面上点的方式，而转换方法和公式则是实现不同坐标系统之间转换的关键。

在实际应用中，我们需要根据具体任务的要求选择适当的转换方法和公式，以保证测量和定位的精度和准确性。

七参数四参数转化七参数和四参数转化是在大地测量中常用的两种经纬度转换方法，用于将不同坐标参考系下的坐标相互转换。

下面将详细介绍七参数和四参数转化的原理和应用。

1.七参数转化七参数转化是一种常用的大地测量中的坐标转换方法，其基本原理是通过七个参数来描述两个坐标参考系的空间相对关系。

这七个参数包括三个平移参数(dx, dy, dz)，三个旋转参数(rx, ry, rz)，以及一个尺度因子(s)。

假设我们有一个已知坐标参考系A，以及一个需要转换到的目标坐标参考系B，我们可以通过测量的方式获得A到B之间的七个参数，并利用这些参数将A坐标系下的点转换到B坐标系下的点。

七参数转化的公式如下：Xb = s(Rx * Xa - Ry * Za + Rz * Ya) + dxYb = s(Ry * Xa + Rx * Za - Rz * Xa) + dyZb = s(Rz * Xa + Rx * Ya + Ry * Xa) + dz其中(Xa,Ya,Za)是坐标参考系A中的点的坐标，(Xb,Yb,Zb)是坐标参考系B中的点的坐标。

七参数转化广泛应用于地理信息系统（GIS）、大地测量、导航等领域。

通过七参数转化，可以将不同坐标系统下的点转换到同一坐标系统下，实现数据融合和统一管理。

四参数转化是七参数转化的一种特殊情况，即在七参数转化中忽略了旋转和尺度因子的影响。

四参数转化只考虑了平移因子，即通过三个平移参数(dx, dy, dz)来描述两个坐标参考系的空间相对关系。

四参数转化的公式如下：Xb = Xa + dxYb = Ya + dyZb = Za + dz其中(Xa,Ya,Za)是坐标参考系A中的点的坐标，(Xb,Yb,Zb)是坐标参考系B中的点的坐标。

四参数转化通常应用于简单的坐标系转换，适用于小区域的坐标变换问题。

总结：七参数和四参数转化是大地测量中常用的坐标转换方法，用于将不同坐标参考系下的点的空间位置相互转换。

测绘技术坐标转换方法详解测绘技术是一门研究地球表面地理和空间分布的科学，其主要目的是获取和处理与地球表面相关的各种数据。

在测绘技术中，坐标转换方法是至关重要的，它可以理解为将一个地点或物体在不同坐标系统下的表达方式进行转换的过程。

本文将详细讨论测绘技术中常用的坐标转换方法。

首先，介绍最常用的坐标转换方法之一——大地坐标转换。

大地坐标是用经纬度来表示地球上某个点的位置，它是表达地理坐标的最基本方式。

然而，在实际应用中，我们往往需要将大地坐标转换为其他坐标系统，比如平面坐标系统。

大地坐标转换方法主要包括正反算法和解析算法。

正算法是将大地坐标转换为平面坐标的过程。

其中，最常见的正算法是大地坐标转高斯平面坐标。

高斯投影是将地球表面经纬度网格投射到平面上的方法，这是非常常用的坐标转换方法之一。

其主要思想是将地球表面的曲线地带分为若干等宽度的带带，然后再将经纬度坐标转换为与该带带相关的高斯平面坐标。

通过这种方式，我们可以将地球上的任何一点的经纬度坐标转换为该带带内的平面坐标。

反算法是将平面坐标转换为大地坐标的过程。

在大地测量中，我们常常需要根据已知的平面坐标来计算对应的大地坐标。

这就需要用到反算法，比如高斯平面坐标转大地坐标。

该过程是正算的逆过程，通过已知的平面坐标和带号，可以反推出对应的大地坐标。

这在工程测量和地图制图中非常常见，能够提高数据的精度和准确性。

除了大地坐标转换，还有其他坐标转换方法也非常重要。

例如，UTM（通用横轴墨卡托投影）坐标转换。

UTM投影是一种将地球表面划分为若干个6°的带带，并将这些带带投影到平面上的方法，它是世界上最为广泛使用的坐标系统之一。

通过UTM坐标转换，我们可以将经纬度坐标转换为与UTM相关的平面坐标，从而实现不同坐标系统之间的转换。

此外，还有一种常见的坐标转换是大地水准面高程转换。

大地水准面是一种近似于地心引力势场的曲面，在地理测量和工程测量中非常重要。

然而，大地水准面高程与常见的高程系统（例如正高程和平高程）存在差异。

测绘技术中的地理坐标系转换方法地理坐标系是测绘技术中极其重要的一个概念，它用于描述地球上任意一点的位置。

由于地球是一个球体，而我们在地图上绘制的是平面图，所以要将地球上的点转换为平面坐标，需要使用地理坐标系转换方法。

一、地理坐标系简介地理坐标系是由纬度和经度构成的，纬度是指地球表面上某一点与地球赤道之间的夹角，而经度是指从地球表面上的某点出发，和通过地球两极的经线之间的夹角。

地理坐标系的原点通常是参考子午线和赤道。

地理坐标系的使用非常广泛，不仅仅应用于测绘领域，还应用于导航、地理信息系统（GIS）、地质勘探等领域。

而对于地理坐标系中坐标的转换，是测绘技术中的一项核心技术。

二、地理坐标系转换方法1. 大地测量学法：大地测量学法是一种基于数学和物理模型的地理坐标系转换方法。

它通过测量地球的形状和尺寸上的变化，来精确计算地球上任意一点的坐标。

大地测量学法的核心是模型与参数。

常用的大地测量学模型有椭球体模型和大地水准面模型，而参数包括椭球体参数和参数更新模型等。

通过对这些模型和参数的选择和计算，可以实现地理坐标系的转换。

2. 仿射变换法：仿射变换法是一种基于线性变换的地理坐标系转换方法。

它假设地球上局部区域的形状是平面或者具有某种规则的几何形状，通过定义一组变换关系来实现坐标的转换。

仿射变换法的关键是确定变换关系的参数。

其中包括平移参数、旋转参数、比例参数和剪切参数等。

通过调整这些参数的数值，可以在一定误差范围内实现地理坐标系的转换。

3. 空间解析法：空间解析法是一种基于向量分析的地理坐标系转换方法。

它使用向量和矩阵的运算来描述和变换地球表面上的点，通过解析和计算，实现坐标的转换。

空间解析法的关键是确定向量和矩阵的运算关系。

常用的空间解析法包括欧几里得投影法、三参数法和七参数法等。

通过选择适当的解析方法和计算过程，可以实现地理坐标系的转换。

三、地理坐标系转换的应用地理坐标系转换在测绘技术中有着广泛的应用。

两种七参数坐标转换方法七参数坐标转换方法是一种将不同坐标系之间的坐标进行转换的方法。

常用于地理信息系统（GIS）、大地测量学和空间测量学等领域。

以下介绍两种常见的七参数坐标转换方法：1.七参数最小二乘法：七参数最小二乘法是通过最小化两个坐标系之间的残差平方和来求解七个参数的方法。

假设有两个坐标系A和B，七个参数分别为平移量（ΔX，ΔY，ΔZ）、旋转角度（θX，θY，θZ）和尺度比例（k）。

通过找到最佳的七个参数值，使得在坐标系A和B之间的转换中，两个坐标系之间的差异最小。

2.矩阵变换法：矩阵变换法是将坐标系A和坐标系B之间的转换表示为一个矩阵的乘法运算。

这种方法将七个参数分别表示为一个3×3的旋转矩阵R和一个3×1的平移矩阵T。

具体的转换公式为：```BX=RX*AX+T```其中，BX和AX分别为坐标系B和坐标系A中的坐标值，RX为旋转矩阵，T为平移矩阵。

通过确定旋转矩阵和平移矩阵的数值，可以将坐标系A中的坐标转换为坐标系B中的坐标。

这两种七参数坐标转换方法在实际应用中都有其优缺点。

七参数最小二乘法在计算过程中需要通过迭代方法来找到最优的参数值，计算量较大；而矩阵变换法相对来说计算较为简单。

然而，七参数最小二乘法在处理大数据集时可能会得到更精确的结果。

对于具体的应用场景，可以根据实际需求选择合适的方法。

此外，在实际应用中，还有一些常见的改进七参数坐标转换方法，例如七参数地面控制点法和七参数线性组合法等。

这些方法通过引入更多的控制点或采用线性组合的方式，可以提高坐标转换的精度和稳定性。

总的来说，七参数坐标转换方法是地理信息系统、大地测量学和空间测量学等领域中常用的一种坐标转换方法，通过确定平移量、旋转角度和尺度比例等参数，可以将不同坐标系之间的坐标进行转换。

在实际应用中，可以根据具体需求选择合适的转换方法，并根据实际情况进行适当的改进。

如何进行测绘中的地理坐标转换在现代测绘工作中，地理坐标转换是一个非常重要的环节。

地理坐标转换指的是将不同坐标系统下的地理坐标相互转换的过程。

由于地球表面的形状和测量要求的不同，人们创建了多种不同的坐标系统来描述地理位置。

因此，在不同的测绘和地理信息系统（GIS）应用中，需要进行坐标转换以实现数据的有效共享和集成。

地理坐标转换的基本原理是通过一系列数学计算和模型拟合，将不同坐标系统下的坐标值相互转换。

这个过程是基于地球的椭球体模型和大地测量学的基本原理。

在进行坐标转换之前，首先需要明确所使用的坐标系统和椭球体模型，以及它们之间的关系。

这个关系可以使用参数来表示，比如椭球体的长半轴和扁率等。

在实际测量和数据处理中，地理坐标转换可以分为以下几个步骤：1. 坐标系统识别：确认所使用的坐标系统和椭球体模型。

在测绘和GIS中，常用的坐标系统包括经纬度坐标系统、投影坐标系统和高程坐标系统等。

不同的坐标系统有不同的坐标单位和参考基准。

2. 参数转换：计算并应用坐标系统之间的转换参数。

转换参数可以通过测量和数据分析得到，也可以通过查阅相关的地理参考资料获得。

比如，将经纬度坐标转换为投影坐标，需要知道所使用的投影方法和相关参数。

3. 数学计算：使用适当的数学模型和方法，进行坐标转换的计算。

这些数学模型通常基于大地测量学的理论和椭球体模型。

在计算中，需要考虑地球的曲率和地球的形状等因素，以保证转换结果的准确性。

4. 转换验证：检查转换结果的准确性和可信度。

转换结果应与实际测量或已知数据相符合。

如果转换结果与实际有较大偏差，可能需要重新检查输入数据和转换参数，或者重新进行计算。

在实际应用中，地理坐标转换还需要考虑一些特殊情况和问题。

比如，如果要将一系列点的坐标从一个坐标系统转换到另一个坐标系统，需要考虑点的数量和分布情况。

如果有大量点需要转换，可能需要使用批量计算方法和自动化工具进行处理。

此外，还需要注意坐标转换的精度和误差传播问题。

如何进行大地测量与坐标系统的转换大地测量与坐标系统的转换是地理信息系统（GIS）中非常重要的一部分。

在现代社会中，人们对地球上的各种地理现象有着越来越多的需求，需要进行准确的测量和坐标系统转换。

这种转换涉及到地球的形状、坐标系统以及测量方法。

本文将探讨如何进行大地测量和坐标系统的转换。

大地测量是测量地球表面地形和地理要素的科学。

在大地测量中，我们使用测量仪器测量地球上的点的水平和垂直位置，以确定它们的坐标。

这些坐标可以表示为经度、纬度和高程。

然而，由于地球并非完全规则的椭球体，其形状存在很多不规则性，因此在测量时需要考虑地球的形状。

这就引出了椭球体模型。

椭球体模型是一种近似地球形状的数学模型，通过确定椭球的参数可以实现对地球形状的准确描述。

在测量中，我们通常使用球面三角学来计算地球上两点之间的距离和方向。

球面三角学基于椭球体模型，它考虑了地球外形的不规则性，以便得到较为准确的测量结果。

然而，由于地球表面的不规则性，我们需要使用一个统一的坐标系统来描述地球上的点。

这就需要进行坐标系统的转换。

坐标系统的转换涉及到将大地测量的结果转换为不同的坐标系统，例如经纬度、UTM（通用横轴墨卡托）等。

在进行坐标系统转换时，我们需要考虑到各个坐标系统之间的差异。

不同的坐标系统可能使用不同的基准面和投影方式，因此我们需要进行相应的转换操作。

常见的大地测量坐标系统转换方法包括七参数法、四参数法等。

这些方法通过计算不同坐标系之间的参数关系，实现了坐标的转换。

此外，我们还需要考虑到坐标系统的精度问题。

坐标系统的转换可能会引入误差，因此我们需要评估和控制误差，以保证转换结果的准确性。

这可以通过测量数据的质量控制和精度评估来实现。

总之，大地测量与坐标系统的转换是地理信息系统中的重要组成部分。

它们为地球上各种地理现象的测量和分析提供了基础。

通过研究地球的形状、使用适当的坐标系统和进行合理的坐标系统转换，我们可以获得准确的测量结果，并在GIS应用中得到更加可靠和准确的地理信息。

测绘技术中的坐标转换方法详解引言：测绘技术是现代社会不可或缺的一项技术，它在城市规划、土地利用、建筑设计等许多领域都起到了至关重要的作用。

而在测绘技术中，坐标转换方法是其中一项核心技术，它能够将不同坐标系统之间的数据相互转换，方便地用于不同领域的应用。

本文将对测绘技术中的坐标转换方法进行详解。

一、坐标转换的背景和意义虽然现代测绘技术设备和软件已经非常先进，但在不同的测绘数据中，往往会采用不同的坐标系统和投影方式。

为了实现不同数据之间的无缝对接和集成应用，就需要进行坐标转换。

坐标转换的意义主要有以下几点：1. 实现数据对接：坐标转换可以实现不同坐标系统的数据相互对接，方便地进行数据的传输和使用。

2. 统一标准：许多国家和地区都有自己的坐标系统标准，通过坐标转换可以将这些标准统一为一致的国际标准，方便进行跨国合作和交流。

3. 解决不同坐标系统的差异：不同坐标系统之间存在着误差和差异，通过坐标转换可以减小这些误差，并使测绘数据更加准确和可靠。

二、常见的坐标转换方法在测绘技术中，常见的坐标转换方法有以下几种：1. 七参数法：七参数法是一种基于物理模型的坐标转换方法，通过求解七个参数可以将不同坐标系统之间的坐标进行转换。

这种方法适用于小范围的坐标转换，例如城市内部的测绘数据。

2. 直角坐标转换法：直角坐标转换法是一种基于数学模型的坐标转换方法，通过利用坐标点之间的线性关系进行转换。

这种方法适用于简单的坐标转换，如平面坐标与空间坐标之间的转换。

3. 大地坐标转换法：大地坐标转换法是一种基于椭球模型和大地测量理论的坐标转换方法，可以实现不同坐标系统之间的高精度转换。

这种方法适用于跨越大范围的坐标转换，如国际测绘数据之间的转换。

4. 投影坐标转换法：投影坐标转换法是一种根据地图投影的不同进行坐标转换的方法。

通过利用不同的投影方式和参数，可以将不同坐标系统的地理坐标转换为平面坐标或网格坐标。

三、坐标转换的具体步骤无论采用哪种坐标转换方法，其具体步骤大致相同，包括以下几个方面：1. 收集原始数据：首先需要收集原始数据，包括待转换的坐标点和相应的坐标系参数。

大地测量中的坐标转换与变换大地测量是测量地球表面上点的位置和高程的科学，它广泛应用于地理信息系统、地质勘探、航空导航等领域。

在大地测量过程中，准确地确定点的位置至关重要。

然而，由于地球是一个不规则的三维曲面，点的位置经常需要通过坐标转换和变换来表示和比较。

本文将探讨大地测量中的坐标转换与变换的一些基本概念和方法。

一、大地坐标系统在大地测量中，我们通常使用大地坐标系统来表示点的位置。

大地坐标系统是基于地球参考椭球体的三维坐标系统。

常见的大地坐标系统有地心地固坐标系统（XYZ），大地坐标系统（经纬度和大地高）、平面坐标系统等。

地心地固坐标系统（XYZ）是以地球质心为原点，以地球自转轴为Z轴建立的坐标系统。

大地坐标系统则使用经纬度和大地高来表示点的位置。

经度表示点在东西方向上的位置，纬度表示点在南北方向上的位置，大地高表示点相对于椭球体的高度。

二、坐标转换坐标转换是指将一个坐标系统下的点的位置转换为另一个坐标系统下的位置。

在大地测量中，常见的坐标转换是将地心地固坐标转换为大地坐标，或将大地坐标转换为平面坐标。

1. 地心地固坐标转换为大地坐标地心地固坐标系统是基于地球的形状和自转轴建立的，而大地坐标系统则是基于地球的表面特征建立的。

因此，需要进行地心地固坐标到大地坐标的转换。

地心地固坐标到大地坐标的转换需要考虑地球椭球体的形状参数和点的位置。

常用的转换方法有解析法和数值法。

解析法是通过解析解的方式计算转换参数，适用于点的数量较少的情况。

数值法则是通过数值迭代的方式计算转换参数，适用于大量点的转换。

2. 大地坐标转换为平面坐标大地坐标转换为平面坐标则需要考虑投影方法和坐标系的选择。

常用的投影方法有墨卡托投影、UTM投影等。

墨卡托投影适用于小范围区域的测量，UTM投影适用于大范围区域的测量。

在进行大地坐标到平面坐标的转换时，需要选择适当的坐标系，如高斯坐标系、笛卡尔坐标系等。

不同的坐标系对应不同的转换参数，因此在选择坐标系时需要考虑测量的目的和精度要求。

测绘技术中的大地坐标与平面坐标转换测绘技术是现代化建设和国土资源管理的重要基础，而大地坐标与平面坐标转换则是测绘工作中的一项关键技术。

本文将探讨大地坐标与平面坐标转换的原理、方法以及应用。

一、概述测绘工作中，通常需要将地球表面上的点的经纬度坐标（大地坐标）转换为二维平面上的坐标（平面坐标），以便进行地图制图、空间数据分析等工作。

这是因为地球是一个近似于椭球形的三维曲面，而制图需要二维平面的坐标系统。

二、大地坐标与平面坐标的基本概念大地坐标是使用经度和纬度表示的地球上点的坐标系统。

经度表示东经和西经的角度，纬度表示北纬和南纬的角度。

平面坐标则是指在地球表面上引入某种平面坐标系后，将点的坐标表示为相应的二维平面坐标。

三、大地坐标与平面坐标转换的原理大地坐标与平面坐标转换所依据的原理主要有大地测量学和大地基准。

1. 大地测量学原理大地测量学是研究地球形状和尺寸的科学，它包括测定地球形状的精确度量、大地基准的建立、大地测量的方法等内容。

大地测量学提供了将大地坐标转换为平面坐标的基本理论。

2. 大地基准原理大地基准是指为了进行大地测量和地图制图，建立起的确定地球点的三维坐标和国家、地区或全球间的统一坐标系统。

大地基准是进行大地坐标与平面坐标转换的重要基础。

四、大地坐标与平面坐标转换的方法大地坐标与平面坐标转换的方法有多种，下面介绍其中的几种常用方法。

1. 投影变换法投影变换法是将地球表面上的点坐标投影到平面上的坐标系中。

常见的投影坐标系有墨卡托投影、高斯投影、正轴等角圆锥投影等。

通过选择不同的投影方式和参数，可以将大地坐标转换为平面坐标。

2. 大地坐标系统转换法大地坐标系统转换法是指通过对大地坐标系的转换，将大地坐标转换为平面坐标。

常用的大地坐标系包括经纬度坐标系、通用横轴墨卡托坐标系、高斯平面直角坐标系等。

3. 数据拟合法数据拟合法是一种基于统计学原理的大地坐标与平面坐标转换方法。

通过测量一定数量的场地控制点和控制网的观测数据，利用最小二乘拟合或参数估计的方法，建立数学模型，实现大地坐标与平面坐标之间的转换。

施工坐标（A,B）与大地测量坐标（X,Y）之间的几种换算方法施工坐标(,B)与大地测量坐标(,y)之间的几种换算方法杨成贵(四川石油蔷面葡察设计研究院).『]3'摘要总图设计施工图阶段,常常引入施工坐标系,施工坐标值与大地测量坐标值之间就存在一个换算问题本文针对建北与磁北不一致时(即施工坐标系与大地测量坐标系之问有一旋转角),结合工程实践,归纳总结出五种简便易行的坐标换算方法.主翘词大地测量施工坐标值计算方法AB坐标系(即施工坐标系).然后在AB坐标问题的提出系下以设定的基准点为参照,推算确定各个工程设计中,为方便设计和施工放线,常建构筑物的AB坐标,来达到给建构筑物定常在XY坐标系(即测量坐标系)基础上引入位的目的.图l某油库征地边界线示意图(xY坐标AB坐标)建北成都某油库(圉1).由测量成果表可得征地界址点的XY坐标.为方便施工定位,我*扬成贵,助理工程师,1971年生;1994年毕业于武汉测绘科技大学城镇建设学院城市规划专业,获工学学士.现主要从事总图设计工作.地址:(6iO0l7)四川省成都市小关庙后街28号.电话:(028)6917700389.十天然气与石油们以点为基准点,MP为纵轴设置AB坐标系,且建北与磁北夹角为北偏东37.45(由和P两点得出),继而在AB坐标系下确定出各构筑的AB坐标,但是图面上界址点和库内建构筑分属两套坐标系统(XY坐标系和AB坐标系),界址点就难以用现有坐标值有效直观地控制库内建构筑的定位.速就要求我们统一坐标系,即要求我们将各界址点的XY坐标换算成AB坐标靖边至西安输气管道工程某基地平面布置图中(图2).引入了AB坐标,以站3(.一55912.63,y0—627599.45)相当于A0—500.00,B.一500.00为基准,建北与磁北夹角为北偏东l7..然后在AB坐标系下较简便地给基地内各建构筑物定了位,而某些特殊要求的建构筑物(如该基地综合楼上通讯塔,即图2中点D(A一464.00,B=354.10),仅知道AB坐标是不够的,应通讯专业要求,还要给出其相应的XY坐标.如何将AB坐标换算成相应的XY坐标就又摆在了设计人面前.下面就以图2中通讯塔坐标换算为例,详细讲述五种坐标换算方法.数学公式法图2某工矿基地平面布置示意图(AB坐标xY坐标)首先得强调的是:工程中AB坐标系(或XY坐标系)与数学笛卡尔直角坐标系(或计算机图形处理器)的纵横轴是不匹配的(图3).工程图纸上的点(,B)(或(,))对应于数学笛卡尔坐标系(或计算机图形)中的点(,)或(,).坐标值进出计算机和套用数学公式时应注意.方法一:坐标轴平移和旋转公式法新坐标系Y,}.系的原点不在,y系的原点,却在X,系中有坐标=Xo和y=ro;并有OX轴与OX轴之间有旋转角0(弧度,逆时针方向为正)则有数学公式:』一'一...+'r—in(1)lY一(一.)sin~(—D)c0f—o+Xcc~+YsinO{—+置sjn+c0s(2)在工程上,以(o,)为基准点M(山,)设置AB坐标系,且建北与磁北有夹角(逆时针(即北偏西)为正).则有公式(参见图4):rA.+'.c~o(Y (3)lB一0+(X一0)sinO+(Y一】0)cosO=X0+(AAncos+(BBnsing{—.一(一.)s.n+(—.)c.s第l6卷第l期扬成贵:施工坐标(^,口)与大地测量坐标(,y)之间的几种换算方法}^J一0'X=100P(1O.O,蚰工程图中:纵轴为轴()轴数学坐标系及计算机图形器中l轴为()轴^(盛北)/.一Xain口L-/,^\//o\ArI\△h口图4具体到图2中通讯塔坐标转换,有:^=464,00,A0=500.00,Xo=55912,63B=354.10,BD=500.O0,Yo=627599.45日一一17.(建北为北偏东故取负值)将上述值代入公式(4)中,则可得D点相应的XY坐标:X一55912,63+(464—5O0)coS(一17)+(354,10--500)sin(一17)一55912.63(一36)×cos(一17)+(一145.9)×sin(一17)=55912,63—34.427+42.657=55920.86r=627599.45一(464—500)sin(一17)354.1—500)cos(一17)一627599.45一l0.525到∞\l刺乙,O图5XY坐标系下P(r,d)AB坐标系下P(r,)其中——点P的向径ia,——点P在极坐标系的角弧度有(0≤d,fl<~360.)#~a--O天然气与石油极轴分别为OY,OB算成直角坐标值本方法就是借助极坐标来实现转换,再将转换后的极坐标折算成直角坐标.具体步骤:(1)数据预处理,求出AA,AB.AA=A--n==464--500一——36△=B—B0=354.1—500=一145.9(2)在AB坐标系,求出D点相对于M点的极坐标(r,),(注意是以MB方向为极轴.)r=&B2==丽_1一150.275=a…g(面A,4)ecg(二)一(180+13.86)=193.86(O≤fl~360.,注意象限)图(3)参照图5画出AB坐标系及XY坐标系之间的旋转关系及D点位置(如图6),以极坐标方法实现D点的坐标转换,即在XY 坐标系下点D的极坐极为:D(r,)其中一+口(口在建北为北偏西时为正)具体到通讯塔,有=150.276,d一193.86+(一l7),即:D(150.276,176.86)(4)在XY坐标系下,将极坐标O(r,a)换AX=rsina=rsin(+)=150.276sin(176.86)=8.23AY=rcosa=rcos(+)一l50.276c∞(176.86)一一l50.05(5)在J】lf点XY坐标值基础上,纵横轴值分别加上AX,△y即为D点的XY坐标. X—X0+AX一559l2.63+8.23=55920.86Y=Yo+AY一527599.45一l5O.05=627449.40方法二较之方法一,公式分解后较简单易记.但步骤较多并面临一个确定象限角的问题,还涉及反三角函数等.计算机图形处理法从前面两种方法中,我们不难看出:数学公式法计算麻烦,需要不断进行逐点校对.因此,我们都希望用直观的换等方法来代替传统的,抽象的数学公式法.计算机图形编辑器及相关工程软件的出现,给我们带来了极大的便利.方法三:GPCAD软件法GPCAD是杭州飞时达电脑技术公司开发的规划总圈设计软件包.利用该软件包中"设置坐标系"这一功能菜单,按照具体设计要求在XY坐标系下设置好AB坐标系.用IDD命令点取图中任意位置,程序自动计算出该点的AB坐标,并将该点的XY坐标一并读出.具体步骤:(1)进入GPCAD工作环境;(2)点取功能菜单{系统H设置坐标,图层…—设置坐标系(3)选择"建立"选项,程序提示:选择参考点<O,O>:[选定当前坐标系建,二北磁第l6卷第l期杨成贵:施工坐标,B)与大地测量坐标(x,y)之间的几种换算方法47中的某一点<可用捕捉>]627599.25.559l2.63取该点的坐标值d0,O>;[给定参考点在新坐标系中的坐标]500.00,500.00输入+B轴旋转角度(定义+轴角度):一17.[给定新建坐标系(AB坐标系)与原坐标系(XY坐标系)水平轴之间的旋转角<逆时针为正>];(4)在新建坐标系下,画线MD,以确定待求点D的位置:Command:Linefrompoint:500,500topoint:354.10,464.00(5)用IDD命令点取D点(端点捕捉),从计算机上读出D点:B施工坐标(354.10,464.10)对应x—r测量坐标(627449.40,55920.86)调换一下计算机提供的纵横轴值,即可得点D的XY坐标(55920.86,627449.40).该方法对各数据不进行任何的预处理,直接机械地将相关数据输入计算中,完全由计算机软件来完成换算.若本身是用GPCAD软件设计出图,已设置好新坐标系,直接用步骤(5)就可得出换算结果,很是方便简单.但其局限性也是显而易见的——要购有GP-CAD软件包,而GPCAD本身远不及Auto_ CAD软件普及;下面就介绍两种基于AuCAD软件功能来实现坐标换算的方法.方法四:AutoCAD软件UCS法AutoCAD有UCS命令设置用户坐标系,用该命令来建立AB坐标系,也可实现坐标转换.具体步骤:(1)数据预处理,求出待求点D相对于基准点Ⅳ的,A(同方法二).(2)进入AutoCAD图形编辑器,在当前(XY)坐标系下找到点M(627599.45, 55912.63).并画出方向角为0的直线(建北为北偏西时,0取正).(3)运行UCS命令,用三点法设置用户坐标系(以埘为原点,MN为水平轴).(4)在新建坐标系下,画线MD(0,0)(A,△).'5)再运行UCS命令,空回车.恢复到原始坐标系.(6)运行ID命令,端点捕捉方法读出D点坐标为(627449.40,55920.86).与方法三同理,调换计算机屏幕上的纵横轴值,即得D点XY坐标(55920.86,627449.40).方法五:AutoCAD软件ROTATE法利用AutoCAD软件ROTATE旋转功能,亦可实现坐标旋转转换.具体步骤:(I)数据预处理,求出AA,△(同方法二)(2)进入Aq~oCAD图形编辑器,视当前坐标系为AB坐标系,基准点为坐标原点(0,0).画线MD(O,0)一(△占,△)以确定D点相对于点的位置.(3)运行ROTATE命令,以点为基点旋转一(建北为北偏西时,0取正).(4)运行ID命令,用端捕捉方式得出D点旋转后的坐标值D(△y,△x)为(一l5O.05,8.23).再调换纵横轴值与点的XY坐标值相加,即得点D的XY坐标:x一o+AX=55912.63+8.23—55920.86Y—d-△y627599.45—15O.05=627449.40结束语I.五种换算方法的比较(表I),设计人员可据自身习惯以及手上现有软件和工具,选择相应的坐标换算法.有条件的,笔者建议天然气与石油1998芷用计算机图形处理法,特别对于需要对多个具体工程中,可用一种方法来换算计算,点进行坐标换算时(如图1),更显其优越性.表1五种方法综台比较表数学公式法方法一,坐标轴平移和旋转公式法方法二,投坐标公式法计算器计算器公式只一十,一次性出结果但:公式长,运算易错公式有五十,公式易记但:要分五步才得出结果,井涉及象限角,运算易错方法三,GPCAD软件法方法四,AutoCAD软件UCS法处理法方法五,Aut0cAD软件ROTATE法计算机(带GPCAD软件包)计算机(带AutoCAD软件)计算机(带AutoCAD软件)最简单,直观,明了但:局限性大(要购有GPCAD为前提)简单,直观,明了通用性强(AutoCAD很普及),但:有少量的数据预处理直观根普及)注:AB坐标xY坐标,建北为北偏西时,取正值.用另一种方法来校对,验算,达到自检的目的.2.本文是以由AB坐标换算成相应的XY坐标为例论述的.若是XY坐标换算成AB坐标(如图1).则:方法一,用公式3;方法三,同理;方法二,四,五,用x,y(或AX,)换A,B(找AA,△B)来上机操作或代八公式亦可实现转换,值则在建北为北偏东时取正值3.本文重点论述的是建北与磁北之间有一夹角0.当建北与磁北一致时,换算较简单:参照基准点倒有:AA=AX,AB=AY,在倒点相应的坐标轴上简单的增减AX,AY(或AA,△日).即可实现转换.当然,上述五种转换法对建北,磁北一致时仍适用,只是夹角一O了.参考文献l[美]A?科恩M?科恩.国民强等译.数学手册.工人出版杜,1987,122陈高波等.GPCAD操作手册.杭州飞时达电脑技术公司,t995,123邱玉春.AutoCAD操作手册.电子工业出敝社,1989,54王莉等.计算机图形学殛其在工程中的应用.交通出版社,1992,3f审稿人高级工程师杨秀田lI收稿日期1997--10--14)』计算机图形D理处预糍濑通但。

掌握测绘技术中的地方坐标转换和大地测量方法地方坐标转换和大地测量方法在测绘技术中扮演着重要的角色。

本文将介绍这两个方面的基本概念和应用。

一、地方坐标转换地方坐标转换是将局部坐标转换为全球坐标的过程。

在测绘工作中，往往需要将局部坐标与全球坐标进行换算，以便于不同坐标系之间的统一和数据共享。

常用的地方坐标转换方法有以下几种：1. 直角坐标转换：通过测量坐标系的原点和坐标轴的方向和长度，将局部坐标系转换为全球坐标系。

这种方法适用于小区域范围内的转换。

2. 仿射坐标转换：通过测量坐标系的原点、坐标轴的方向和长度以及坐标轴的旋转角度，将局部坐标系转换为全球坐标系。

这种方法适用于大区域范围内的转换。

3. 椭球面坐标转换：通过测量椭球面参数，将局部坐标系转换为全球坐标系。

这种方法适用于跨地域的转换，如国际坐标转换。

地方坐标转换的应用非常广泛。

例如，在城市规划和土地管理中，需要将各种地籍测量数据统一为全球坐标系，以便于制定规划和管理土地资源。

在导航和地图制作中，也需要将局部坐标转换为全球坐标，以便于进行定位和导航操作。

二、大地测量方法大地测量方法是测量地球表面上地点之间的距离、角度和高程的一种方法。

由于地球表面的曲率和倾斜，所以使用平面几何方法无法准确测量地面上的距离和角度。

因此，需要采用大地测量方法，来解决地球表面测量的问题。

常用的大地测量方法有以下几种：1. 存量法：通过测量地球表面上两地之间的直线距离和方位角，来确定两地之间的地球曲线上的距离和方位角。

这种方法适用于近似测量和小范围测量。

2. 三角测量法：通过三角形的边长和顶角的测量，来确定地球表面上两地之间的距离和方位角。

这种方法适用于大范围测量，具有较高的精度。

3. 弧长公式法：通过测量地球表面上两地之间的弧长和方位角，来确定两地之间的地球曲线上的距离和方位角。

这种方法适用于测量很长弧长的情况，例如测量经线和纬线的长度。

大地测量方法的应用非常广泛。

例如，在地理信息系统（GIS）中，需要测量地点之间的距离和方位角，以便于进行地图制作和空间分析。

一、北京54坐标系简介北京54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，在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。

它是将我国一等锁与原苏联远东一等锁相连接，然后以连接处呼玛、吉拉宁、东宁基线网扩大边端点的原苏联1942年普尔科沃坐标系的坐标为起算数据，平差我国东北及东部区一等锁，这样传算过来的坐标系就定名为1954年北京坐标系。

因此，P54可归结为：a．属参心大地坐标系；b．采用克拉索夫斯基椭球的两个几何参数；c.大地原点在原苏联的普尔科沃；d．采用多点定位法进行椭球定位；e．高程基准为1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面；f．高程异常以原苏联1955年大地水准面重新平差结果为起算数据。

按我国天文水准路线推算而得。

坐标参数椭球坐标参数：长半轴a=6378245m；短半轴=6356863.0188m；扁率α=1/298.3。

缺点自P54建立以来，在该坐标系内进行了许多地区的局部平差，其成果得到了广泛的应用。

但是随着测绘新理论、新技术的不断发展，人们发现该坐标系存在如下缺点：1、椭球参数有较大误差。

克拉索夫斯基椭球差数与现代精确的椭球参数相比，长半轴约大109m。

2、参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性的倾斜，在东部地区大地水准面差距最大达+60m。

这使得大比例尺地图反映地面的精度受到影响，同时也对观测量元素的归算提出了严格的要求。