《GPS定位时间系统》PPT课件

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1、1GPS原理及应用兰州交通大学土木学院测绘工程系李建章2第三讲坐标和时间系统协议天球坐标系协议地球坐标系协议天球坐标系和协议地球坐标系转换国家坐标系和地方坐标系WGS坐标系时间系统3地形面、参考椭球面和大地水准面大地水准面椭球面椭球高h正高Hh=N+H地表面NN=大地水准面差距大地水准面椭球面H1地表面N1h1h2H2N2h1=H1+N1h2=H2+N2(h1-h2)=(H1-H2)+(N1-N2)垂线偏差大地水准面椭球面地表面垂直于椭球面垂直于大地水准面垂线偏差似大地水准面7第四节、国家坐标系和地方坐标系一、地球参心坐标系所谓参心坐标系的参心，指参考椭球的中心。经典大地测量中，利用局部

2、测量数据计算的椭球来代替地球形状，所以该椭球只是与本地区大地水准面很好的接近，而在别的地区相差较大，且该椭球中心不在地球质心，因此将该椭球叫做参考椭球。为什么要使用参心坐标系？8参心坐标系也分参心大地坐标系和参心空间直角坐标系。9建立一个参心坐标系，必须解决如下问题：椭球的大小和形状。椭球中心的位置。确定椭球中心为原点的空间直角坐标系坐标轴的方向，简称定向。确定大地原点。10国家大地原点1112二、国家大地坐标系1、1954年北京坐标系20世纪50年代，在我国天文大地网建立初期，鉴于当时的历史条件，采用了克拉索夫斯基椭球元素（ａ=6378245m,e=1/298.3），并与前苏联1942

3、年普尔科沃坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。131954年北京坐标系和前苏联1942年普尔科沃坐标系有一定的关系（椭球参数和大地原点一致）但又不完全是前苏联1942年普尔科沃坐标系。如大地点高程是以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准，高程异常是以前苏联1955年大地水准面重新平差结果为起算值，按我国天文水准路线推算出来的。大地水准面自东向西最大差距达67米。142、1980年西安坐标系为了进行全国天文大地网整体平差，采用了新的椭球元素和进行了新的定位和定向，1978年以后，建立了1980年国家大地坐标系。151980年国家大地坐标系的大

4、地原点设在我国中部—陕西省泾阳县永乐镇。该坐标系是参心坐标系。椭球短轴Z轴平行于由地球地心指向1968.0地极原点（JYD）的方向；大地起始子午面平行于格林尼治平均天文台子午面，X轴在大地起始子午面内与Z轴垂直指向经度零方向；Y轴与Z，X轴成右手坐标系。16椭球参数采用1975国际大地测量与地球物理联合会第16届大会的推荐值，四个基本常数为：a=6378140=1/298.25717椭球定位时按我国范围内高程异常值平方和最小为原则求解参数。高程系统基准是1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面。183、新1954年北京坐标系1980年国家大地坐标系建立后，实施了全国天文大地网整体平差。提

5、供了属于1980年国家大地坐标系的大地点成果。这种成果与原大地点局部平差成果二者属于两个不同的参心坐标系。这给实际的使用带来一定的问题。实用部门和单位大量成果是1954北京坐标系的。而大地控制点在两坐标系中最大差100米以上。19因而有的部门和单位将1980年国家大地坐标系的空间直角坐标经三个平移参数平移变换至克氏椭球中心，椭球参数保持与1954北京坐标系相同而建立所谓新1954北京坐标系，这样新1954北京坐标系与原1954北京坐标系接近，但其精度和1980年国家大地坐标系完全一样。20三、高斯平面直角坐标系与UTM坐标系高斯投影与全球横轴墨卡托投影（UTM)高斯投影时，中央子午线长度

6、不变，离中央子午线愈远，长度变形愈大，对于6°带，赤道与边界子午线交点处的投影变形为0.138%。在投影带宽度不变的情况下，采用横轴墨卡托投影，使中央子午线长度缩短为原长度的0.9996倍（通用横轴墨卡托），以减小长度变形的绝对值。通用横轴墨卡托投影，对于6°带，在y为±180km范围内长度缩短，以外长度伸长。21四、站心坐标系以测站为原点构成的坐标系叫做测站中心坐标系，简称站心坐标系。战心坐标系分为站心地平直角坐标系和站心极坐标系。站心地平直角坐标系是以测站所在椭球法线方向为Z轴，以测站所在大地子午线北端与地平面的交线为X轴，平行圈与地平面的交线为Y轴，构成左手直角坐标系。站心极坐标系

7、以测站所在的铅垂线为准，以测站到目标点的空间距离D、天顶距Z和大地方位角A来表示该目标的位置。2223五、独立坐标系在工程测量中，当测区高程大于160m时，地面长度与参考椭球面长度相差太大，需建立地方独立坐标系。建立独立坐标系时，先选一点作原点，该点的坐标与统一坐标一致，其它各点与原点的坐标增量的绝对值增大D（H/R）倍。方法有彭胀法与平移法两种，彭胀法是对各点与原点的坐标增量加改正。平移法是将参考椭圆体中心沿原点法线方向平移H。两