基于不同算法模型的大地坐标系转换研究

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1、基于不同算法模型的大地坐标系转换研宄【摘要】近些年来，经济建设、国防建设以及社会科学的发展对大地坐标系统提出了新的要求。我国现存大地坐标系统种类多，为方便科研工作，不同坐标系统之间往往需要进行转换。针对此，本文介绍了我国常用大地坐标系，进行了不同算法和转换模型下的坐标系统转换，并以传统坐标系__1954年北京坐标系、1980西安坐标系到最新2000国家大地坐标系的变换为例进行了研究。【关键词】坐标系；大地坐标系统；算法；转换模型[Abstract]Inrecentyears，thedevelopmentofeconomicconstruction，

2、nationaldefenseconstructionandsocialscienceshaveputforwardnewrequirementstothegeodeticcoordinatesystem.TherearesomanytypesofChina’sgeodeticcoordinatesystem，andinordertofacilitatescientificresearchwork,differentcoordinatesystemsoftenneedtobeconvertedtoothers.Inthispaper,thecomm

3、onlyusedgeodeticcoordinatesystemsareintroduced，andthecoordinatesystemtransformationunderdifferentalgorithmsandconversionmodelsiscarriedout.Takingthetraditionalcoordinatesystems-1954Beijingcoordinatesystem，1980Xi’ancoordinatesystemconvertedtothelatestCGCS2000asanexampletohavear

4、esearch.【Keywords】Coordinatesystem；Geodeticcoordinatesystem；Algorithm；Transformationmodel0引言在不同的测量环境和应用场合，为了描述不同地物点的空间位置及其几何关系，通常需要建立不同坐标系。在科学研宄中，经常面临各种坐标系的转换问题，概括起来可以分为三类：（1）同一坐标系统下不同坐标形式的转换，如地心坐标系下的空间直角坐标系和大地坐标系统之间的转换；（2）同一类坐标系统不同实现之间的转换，如参心坐标系下的1954年北京坐标系和1980西安坐标系之间的转换；（3）

5、不同坐标系统之间的转换，如参心坐标系下的1980西安坐标系和地心坐标系下的2000国家大地坐标系之间的转换。全国天文大地网整体平差以后，我国形成了三种坐标系[1]:北京54坐标系，西安80坐标系以及后来的2000国家大地坐标系。经国务院批准，自2008年7月1日起我国启用新的地心坐标系2000国家大地坐标系(CGCS2000),要求2008年7月1日后新生产的各类测绘成果和建立的地理信息系统应采用2000国家大地坐标系，并用10年时间，完成现有的各类基础测绘成果和基础地理信息数据库的坐标系向2000国家大地坐标系的过渡和转换［2］。大量数据整理工作

6、涉及到坐标系变换的问题，不同的专家学者提出了不同的方法，甚至进行了简单初步的系统开发［3-5］。本文简单介绍了我国常用大地坐标系，给出了不同算法和转换模型下的坐标系统转换方法，并以传统坐标系1954北京坐标系、1980西安坐标系以及最新2000国家大地坐标系之间的转换为例进行了研究。1坐标系定义及分类坐标系是衡量地面点位置的一套数学和物理模型其包括定义原点、坐标轴指向、基本平面等。根据原点位置，可以分为参心坐标系、地心坐标系和站心坐标系，本文研究涉及地心坐标系和参心坐标系。1.1地心坐标系地心坐标系是以地球质心为原点的坐标系，其椭球中心与地球中心重

7、合，且椭球面与全球大地水准面最为密合。通常，地心坐标系分为两类，即地心空间直角坐标系和地心大地坐标系。地心空间直角坐标系的定义为：原点O与地心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向本初子午面与地球赤道的交点E，Y轴垂直于XOZ面，构成右手直角坐标系。地心大地坐标系的定义为：地球椭球的中心与地球质心重合，椭球短轴与地球自转轴重合，大地纬度B为地面点椭球法线与椭球赤道面的夹角，大地经度L大地高H为椭/N为地面点子午面与本初子午面的夹球法线上自椭球面至地面点的距离。1.2参心坐标系参心坐标系统的坐标原点位于参考椭球中心，Z轴与地球自转轴平行，X轴位于参考椭球的

8、赤道面，平行于天文起始子午面，Y轴垂直于XOZ平面，构成右手直角坐标系。建立参心坐标系统需要确定8个参数，其中2个参数用于