坐标系基础和投影变换

还有目前国家2000坐标系
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区域基准面
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区域基准面是在特定区域内与地球表面极 为吻合的旋转椭球体。旋转椭球体表面上 的点与地球表面上的特定位置相匹配。该 点也被称作基准面的原点。原点的坐标是 固定的，所有其他点由其计算获得。如北 京54，和西安80
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1、地心基准面
2、区域基准面
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地心基准面
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在过去的 15 年中，卫星数据为测地学家提 供了新的测量结果，用于定义与地球最吻 合的、坐标与地球质心相关联的旋转椭球 体。地球中心（或地心）基准面使用地球 的质心作为原点。最新开发的并且使用最 广泛的基准是 WGS 1984。它被用作在世界 范围内进行定位测量的框架。
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3、3度，6度分带含义
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3 °分带法:从东经1°30′起，每3°为一带，将全 球划分为120个投影带，东经1°30′4°30′，...178°30′-西经 178°30′，...1°30′-东经1°30′。
东半球有60个投影带，编号1-60，各带中央经线计 算公式:L0=3n ,中央经线为3°、6°...180°。
西安80:长半轴a=6378140m;短半轴b=6356755m 扁率f=1/298.25
WGS-84:长半轴a=6378137m;短半轴b=6356753.314m 扁率f=1/298.25
2000坐标系，a=6378137m b=6356752.31414m
扁率 f=1/298.257222101 注:扁率:f=（a-b）/a
中国经纬度范围 最东端 东经135度2分30秒 黑龙江和乌苏里江交汇处 最西端 东经73度40分 帕米尔高原乌兹别里山口（乌恰县） 最南端 北纬3度52分 南沙群岛曾母暗沙 最北端 北纬53度33分 漠河以北黑龙江主航道（漠河县）

1. 概述1.1 地理投影的基本原理常用到的地图坐标系有2种，即地理坐标系和投影坐标系。

地理坐标系是以经纬度为单位的地球坐标系统，地理坐标系中有2个重要部分，即地球椭球体（spheroid）和大地基准面（datum）。

由于地球表面的不规则性，它不能用数学公式来表达，也就无法实施运算，所以必须找一个形状和大小都很接近地球的椭球体来代替地球，这个椭球体被称为地球椭球体，我国常用的椭球体如下表所示。

表：我国常用椭球体椭球体名称年代长半轴（米）短半轴（米）扁率WGS84 1984 6378137.0 6356752.3 1：298.257克拉索夫斯基（Krasovsky）1940 6378245.0 6356863.0 1：298.3Xian_1980 1975 6378140.0 6356755.3 1：298.257CGCS2000(CRS80) 2008 6378137.0 6356752.3 1：298.257我国规定1：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万、1：25万、1：50万比例尺地形图，均采用高斯克吕格投影。

1：2.5万至1：50万比例尺地形图采用经差6度分带，1：1万和1：2.5万比例尺地形图采用经差3度分带。

1.2 国内坐标系介绍大地坐标，在地面上建立一系列相连接的三角形，量取一段精确的距离作为起算边，在这个边的两端点，采用天文观测的方法确定其点位（经度、纬度和方位角），用精密测角仪器测定各三角形的角值，根据起算边的边长和点位，就可以推算出其他各点的坐标。

这样推算出的坐标，称为大地坐标。

我国1954年在北京设立了大地坐标原点，由此计算出来的各大地控制点的坐标，称为1954年北京坐标系。

为了适应大地测量的发展，我国于1978年采用国际大地测量协会推荐的Xian_1980地球椭球体建立了我国新的大地坐标系，并在1986年宣布在陕西省泾阳县设立了新的大地坐标原点，由此计算出来的各大地控制点坐标，称为1980年大地坐标系。

测绘技术中的经纬度坐标转换与投影变换方法导语：测绘技术是一门研究地理空间数据获取、处理和应用的学科，而经纬度坐标转换与投影变换是其中关键的基础工作。

本文将介绍测绘技术中的经纬度坐标转换与投影变换方法，并探讨其应用场景和意义。

一、经纬度坐标转换方法经纬度坐标是地球表面上点的地理位置的度量，可以用来表示地球上任何位置。

在测绘技术中，经纬度坐标转换是将地球表面上的经纬度坐标转换为实际位置的过程。

1. 大地水准面坐标转换大地水准面坐标转换是将地球上某点的经纬度坐标转换为大地高（海拔高程）和大地水准面上的坐标。

这种转换方法常用于地形测绘和天文测量等领域，以便更准确地描述地球表面上点的位置。

2. 地心经纬度坐标转换地心经纬度坐标转换是将地球上某点的地心经纬度坐标转换为大地坐标系（如WGS84坐标系）的坐标。

这种转换方法常用于卫星导航和地球物理勘探等领域，以便准确定位和定量研究地球的物理属性。

3. 地心直角坐标转换地心直角坐标转换是将地心经纬度坐标转换为地心直角坐标系的坐标。

这种转换方法常用于地震研究和地质构造分析等领域，以便表示地球内部物理过程的分布和变化。

二、投影变换方法投影变换是将地球表面上的经纬度坐标转换为平面坐标的过程，常用于制作地图和进行地理信息系统分析。

1. 地心投影地心投影是将地球表面上的经纬度坐标通过某种数学模型映射到一个平面上。

常见的地心投影包括等面积投影、等角投影和等距投影等，它们分别满足保持面积、角度和距离的特性。

地心投影具有广泛的应用，可以用于制图、地理信息系统和导航定位等领域。

2. 质量质心投影质量质心投影是将地球表面上的经纬度坐标通过质量质心的概念映射到一个平面上。

这种投影方法通过考虑地球的质量分布来实现投影，常用于地球形状和引力场研究等领域。

质量质心投影在准确测量地球形状和重力场中具有重要作用。

三、应用场景和意义经纬度坐标转换与投影变换方法在测绘技术中具有重要的应用场景和意义。

遗憾的是，该椭球并未依据当时我国的天文观测资料进行重新定位，而是由前苏联西伯利亚地区的一等锁，经我国的东北地区传算过来的，该坐标系的高程异常是以前苏联1955年大地水准面重新平差的结果为起算值，按我国天文水准路线推算出来的，而高程又是以1956年青岛验潮站的黄海平均海水面为基准。
1954年北京坐标系建立后，全国天文大地网尚未布测完毕，因此，在全国分期布设该网的同时，相应地进行了分区的天文大地网局部平差，以满足经济和国防建设的需要。局部平差是按逐级控制的原则，先分区平差一等锁系，然后以一等锁环为起算值，平差环内的二等三角锁，平差时网区的连接部仅作了近似处理，如有的仅取两区的平差值，当某些一等锁环内的二等网太大，在当时的计算条件下无法处理时，也进行了分区平差，连接部仍采用近似处理的方法。
(2-10)
(2-11)
(2-12)
其中：
(2-13)
(2-14)
空间坐标系与平面直角坐标系间的转换采用的是投影变换的方法。在我国一般采用的是高斯投影。关于高斯投影，请参见有关文献。
高斯正算公式如下：
(2-15)
(2-16)
其中：
为子午线弧长；
为卯酉圈半径；
为经差；
为中央子午线经度。
为从赤道到投影点的椭球面弧长，可用下式计算：
WGS-84坐标系统的全称是World Geodical System-84（世界大地坐标系-84），它是一个地心地固坐标系统。WGS-84坐标系统由美国国防部制图局建立，于1987年取代了当时GPS所采用的坐标系统―WGS-72坐标系统而成为GPS的所使用的坐标系统。
WGS-84坐标系的坐标原点位于地球的质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极方向，X轴指向BIH1984.0的启始子午面和赤道的交点，Y轴与X轴和Z轴构成右手系。