坐標系的探討

1、關于坐標系的探討現在學習的是第一頁，共23頁主要內容一、地理坐標系與大地坐標系二、我國大地坐標系的發(fā)展三、坐標系的轉換與基準轉換現在學習的是第二頁，共23頁一、地理坐標系與大地一、地理坐標系與大地坐標系坐標系 地理坐標系 是指用地理經緯度表示地球表面上點位的空間坐標系。 大地坐標系 是以橢球面為參考面，以法線為參考線，用大地經緯度表示地面點在橢球面上位置的空間坐標系?，F在學習的是第三頁，共23頁二、我國大地坐標系的發(fā)展參心坐標系2 23 3地方獨立坐標系地心坐標系1 1現在學習的是第四頁，共23頁1 1、參心坐標系、參心坐標系 參心坐標系是在參考橢球內建立的O-XYZ坐標系。原點O為參考橢球的

2、幾何中心，X軸與赤道面和首子午面的交線重合，向東為正。Z軸與旋轉橢球的短軸重合，向北為正。Y軸與XZ平面垂直構成右手系?，F在學習的是第五頁，共23頁北京北京54 54坐標系坐標系 由于政治原因，使用了前蘇聯的克拉索夫斯基橢球參數，并與前蘇聯1942年坐標系進行聯測，通過計算建立了我國大地坐標系，定名為1954年北京坐標系。因此，1954年北京坐標系可以認為是前蘇聯1942年坐標系的延伸。它的原點不在北京而是在前蘇聯的普爾科沃。長半軸a：6378245m 扁率f：1/298.3 高程：以1956年青島驗潮站的黃海平均海水面為基準現在學習的是第六頁，共23頁西安西安80 80坐標系坐標系 1978

3、年4月在西安召開全國天文大地網平差會議，確定重新定位，建立我國新的坐標系。為此有了1980年國家大地坐標系 1980年國家大地坐標系采用地球橢球基本參數為1975年國際大地測量與地球物理聯合會第十六屆大會推薦的數據。該坐標系的大地原點設在我國中部的陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)，位于西安市西北方向約60公里，故稱1980年西安坐標系，又簡稱西安大地原點。基準面采用青島大港驗潮站19521979年確定的黃海平均海水面（即1985國家高程基準）。 現在學習的是第七頁，共23頁2 2、地方獨立坐標系、地方獨立坐標系 地方獨立坐標系是各個地方根據自己的實際需求建立的O-XYZ坐標系。原點O點有些是實際中的點，有些

4、是假設的。三軸方向根據地方實際情況確定。隨著技術的發(fā)展，獨立坐標系的區(qū)域性割據已嚴重影響到先進技術的發(fā)展和應用，在不遠的將來，它將退出歷史舞臺。現在學習的是第八頁，共23頁3 3、地心坐標系、地心坐標系 地心坐標系是在大地體內建立的O-XYZ坐標系。原點O設在大地體的質量中心，用相互垂直的X，Y，Z三個軸來表示，X軸與首子午面與赤道面的交線重合，向東為正。Z軸與地球旋轉軸重合，向北為正。Y軸與XZ平面垂直構成右手系?，F在學習的是第九頁，共23頁WGS84坐標系 美國國防局為進行GPS導航定位于1984年建立的地心坐標系，1985年投入使用。 WGS-84坐標系的幾何意義是：坐標系的原點位于地球

5、質心，z軸指向（國際時間局）BIH1984.0定義的協(xié)議地球極(CTP)方向，x軸指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交點，y軸通過右手規(guī)則確定。長半軸：6378137m 扁 率：1/298.257223563 現在學習的是第十頁，共23頁CGCS2000 國務院批準自2008年7月1日啟用我國的地心坐標系2000國家大地坐標系。 原 點：包括海洋和大氣在內的整個地球的質心；長度單位：米（SI），與局部地心框架下的地心坐標時的時間坐標一致，通過建立適當的相對論模型獲得；定向：初始定向由1984.0時的BIH（國際時間局）定向給定；定向的時間演化：定向的時間演化不產生相對于地殼的殘余

6、全球旋轉。現在學習的是第十一頁，共23頁Cgcs2000參數長半軸 a6378137m 扁率f1/298.257222101地心引力常數GM3.9860044181014m3s-2自轉角速度7.29211510-5rad s-1現在學習的是第十二頁，共23頁三、坐標系的轉換與基準轉換三、坐標系的轉換與基準轉換 為什么要進行轉換？原因：坐標參照系包括基準和坐標系兩部分，主要是由于不同基準和不同坐標系的存在，導致常常需要在他們之間進行相互轉換。轉換分為兩個基本類型：1. 坐標系轉換 2. 基準轉換現在學習的是第十三頁，共23頁1 1、坐標系轉換、坐標系轉換定義：指的是同一點的坐標在相同基準由一種坐

7、標系下的坐標轉換為另一種坐標系下的坐標。 坐標系轉換不涉及基準轉換（即不涉及橢球參數及其定位和定向的轉換，也即它們不變） 1.坐標系轉換中的兩種坐標實際上是同一點不同坐標表達方式間的變換，具有一一對應的關系。 現在學習的是第十四頁，共23頁2 2、基準轉換、基準轉換 定義：就是兩種坐標系由于采用的橢球參數、定位、定向或者由于尺度設置不同等原因導致兩種基準之間的變換?；鶞首儞Q和坐標系變換是本質上的區(qū)別。基準變換常見的是地心系與參心系之間的變換。 基準變換常見的使用方法有：布爾沙-沃爾夫模型和莫洛金斯基模型現在學習的是第十五頁，共23頁七參數布爾莎模型 一種橢球參數的轉換需要使用七個參數，即X平移

8、，Y平移，Z平移，X旋轉（WX），Y旋轉（WY），Z旋轉（WZ），尺度變化（DM）。要求得七參數就需要在一個地區(qū)有3個以上的已知點。如果區(qū)域范圍不大，可以用三參數，即X平移，Y平移，Z平移，而將X旋轉，Y旋轉，Z旋轉，尺度變化面DM視為0。 現在學習的是第十六頁，共23頁、模型的選擇、模型的選擇 全國及省級范圍的坐標轉換選擇二維七參數轉換模型；省級以下的坐標轉換可選擇三維四參數模型或平面四參數模型。對于相對獨立的平面坐標系統(tǒng)與2000國家大地坐標系的聯系可采用平面四參數模型或多項式回歸模型。 現在學習的是第十七頁，共23頁二維七參數轉換模型二維七參數轉換模型2222sincos0coscoss

9、incossinsincos0cossin1sincos0sincos00(2sin)sincos1xyzLLXLNBNBYBBLBLBZMMMtgBLtgBLmNLLeBBMNeBeBBMasincosaBBff 同一點位在兩個坐標系下的緯度差、經度差，單位為弧度， 橢球長半軸差（單位米）、扁率差（無量綱）， 平移參數，單位為米， 旋轉參數，單位為弧度， 尺度參數（無量綱）。 ,BL, af,XYZ,xyzm現在學習的是第十八頁，共23頁平面四參數轉換模型平面四參數轉換模型 屬于兩維坐標轉換，對于三維坐標，需將坐標通過高斯投影變換得到平面坐標再計算轉換參數。其中，x0，y0為平移參數，為旋轉參數，m為尺度參數。 110022cossinsincos)1 (yxmyxyx現在學習的是第十九頁，共23頁綜合法坐標轉換綜合法坐標轉換 所謂綜合法即就是在相似變換（Bursa七參數轉換）的基礎上，再對空間直角坐標殘差進行多項式擬合，系統(tǒng)誤差通過多項式系數得到消弱，使統(tǒng)一后的坐標系框架點坐標具有較好的一致性，從而提高坐標轉換精度。首先利用重合點先用相似變換轉換SSSSSSZYXSSSSSSTTTZYXZYXmXYXZYZZYXZYX000式中， 3個平移參數， 3個旋轉參數和 1個尺度參數 。TZYXTZZXm現在學習的是第二十頁，共23頁然后對