坐标系转换专题
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坐标系转换方法(WGS84-BJ54)
GPS卫星星历是以WGS84坐标系(经纬度坐标系)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80-120米),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80-120米提高到5-10米。
要完成84坐标到54坐标的转换,需要在GPS中进行一些参数设定,具体就是要在主菜单页面选择“设置”然后选择“单位”,对“单位”设置页面中对“位置显示格式”和“地图基准”两项进行设定。
1。 位置显示格式的设定
位置显示格式设定为“User UTM Grid”,其中“中央经线”为用户所在地的中央子午线的经度,各地的“中央经线”不同。 “投影比例”、“东西偏差、“南北偏差”各地相同,具体数值为“投影比例”应输入“1.0000000”;“东西偏差”输入“500000.0”;“南北偏差”输入“0.0”。
中央经线的计算方法是:将当地经度的整数部分处以6,再取商的整数部分加上1,再将所得结果乘以6后减去3,就可以得到中央经线值。注意中国地区的中央经线都应把开头字母改为“E”,系统默认的是“W”。具体方法是在输入中央经线时,将光标移动到“W”上,再用鼠标选择键盘上的“↑”或者“↓”即可。
具体操作如下:
1)按翻页键到“主菜单”画面,将光标移至“设置”处。
2)向下按鼠标键,进入“单位”画面,将光标移至“位置显示格式”下
3)向下按鼠标键,上、下移动光标,直到User UTM Grid出现。垂直按鼠标键选中,进入“用户坐标”画面。
4)向下按鼠标键,光标会落在一连串数字的最左端(图2-9-6)。并出现数字键盘,找到所需要修改数字的位置后。
5)上、下移动光标选择(0,1,2,3…9,-)中你需要的数字或字符。输入完“中央经线值”
常用坐标系及其转换
1、常用坐标系
大地坐标系:以地球椭球面为参考面的地球椭球面坐标系(LBH)。(参心、地心)
空间直角坐标系(XYZ)
站心(局部)直角坐标系(UNE)极坐标系
直角坐标系原点位于测站点
U轴与测站点法线重合,指向天顶
N轴垂直于U轴,指向 (北)
E轴形成左手系(东)
站心极坐标系用极距、方位角和高度角表示
常用坐标系及其转换
1、常用坐标系
高斯直角坐标系(xyH)
高斯投影的条件是:
满足正形投影条件(柯西黎曼方程) 中央子午线投影后为直线
中央子午线投影后长度不变(其它线变长)
2、坐标系转换
XYZ LBH(同一参考系下换算)
XYZ NEU(同一参考系下换算,已知站心的大地或空间直角坐标)
不同参考系下坐标系转换(用XYZ转换公式, B 模型和M
模型,七参数-平移量旋转量各3,一个尺度因子;
四参数一般是针对平面坐标的转换-2个平移,一个旋转,一个尺度)
LBH xyH(球面化为平面,注意中央子午线选取和分带,H为大地高)
2、坐标系转换
不同坐标系之间常用BURSA 模型,七参数 ) 2、坐标系转换
局部小范围内,对高斯平面坐标可用四参数模型
四、我国的大地坐标系
(一)、1954年北京坐标系
(二)、1980年国家大地坐标系
(三)、2000中国大地坐标系 CGCS2000
(四)、 新1954年北京坐标系
(五)、 1978地心坐标系
(六)、 1988地心坐标系
坐标系的定义和投影转换过程,这些工作应在ArcMap加载数据前完成,但有时我们并没有对数据进行这些处理,在ArcMap也可以直接添加显示,这是由于ArcMap加载数据时自动进行了一些处理。具体过程是:首先空的数据框没有定义任何坐标系,如果这时定义数据框属性的坐标系极为默认坐标系,以后添加的数据都自动转化到此坐标系(如果不是同基准面就提示自动转换会产生精度误差),而且这些数据只是在显示时动态转换到默认坐标系,其数据并没有真正被转换;如果空的数据框不定义坐标系,则第一个添加的数据坐标系为默认坐标系;如果添加的第一个数据也没有坐标系,ArcMap就进行判断,如果符合横轴方向在-180到180,纵轴方向值在-90到90之间,就赋予一个美国的NAD27 地理坐标系做功为默认坐标系,如果超出上面的取值范围,就会提示“丢失空间参考信息,不能进行投影”,但仍然可以显示数据(单位未知)
显然这样做很容易出错,如ArcMap开始添加的数据是西安80坐标系数据(即默认坐标系),而再添加的GPS采集数据也未定义坐标系,这样在WGS84下采集的经纬度数据就被认为是西安80坐标系下的经纬度数据了,由前面介绍可知,地球上的同一点在不同坐标系下的经纬度值是不同的,这在小比例尺上可能表现不出来,但在1:1万甚至更大比例尺砂锅内就不能忽视了,所以GPS采集的经纬度数据必须要定义好坐标系在转换后才能正确地加载到已有的数字地图上。
GIS中的坐标系定义是GIS系统的基础,正确定义GIS系统的坐标系非常重要。
GIS的一个基本原则是用在一起的地图土层必须基于相同坐标系,随着GIS应用的广泛,越来越多的GIS项目使用不同的坐标系(有些项目采用当地定义的坐标系),如果要将这些项目中的地图数据放在一起使用,那么使用前必须先经过处理,也就是要进行转换,这属于一个GIS项目的前期任务。
坐标计算程序与坐标转换程序
杜志涛
1.坐标计算程序
X“XO”:Y“YO”: K“ZB(1)FWJ(2)”=1=>Goto 1Δ←┘
K=2=>Goto2Δ
Lbl 1:{KCS}:C“FWJ”: S“JU-LI” ←┘
N“XJS”=X+S cos C◢
E“YJS”=Y+S sin C◢
K“ZB(1)FWJ(2)”=2=>Goto 2Δ←┘
K=1=>Goto1Δ
Lbl 2:{KAB}:A“X1”:B“Y1” :I=0:J=0:POL(A-X,B-Y) ←┘
J<0=>J=J+360Δ←┘
I“JU-LI”=I◢
J“FWJ”=J◢
K“ZB(1)FWJ(2)”=1=>Goto 1Δ←
K=2=>Goto2ΔΔ
2.坐标转换程序
M“XO”:N“YO”: A“PIAN-JIAO” K“D-S(1)S-D(2)”=1=>Goto 1Δ←┘
K=2=>Goto2Δ
Lbl 1:{KHI}:H“XD”: I“YD” ←┘
X“XS”=(H-M) cos A+(I-N) sin A◢
Y“YS”=(I-N) cos A-(H-M) sin A◢
K“D-S(1)S-D(2)”=1=>Goto 1Δ←┘
K=2=>Goto2ΔΔ
Lbl 2:{KEF}:E“XS”:F“YS” ←┘
X“XD”=M+E cos A-F sin A◢
Y“YD”=N+E sin A+F cos A◢
K“D-S(1)S-D(2)”=1=>Goto 1Δ←┘
K=2=>Goto2ΔΔ