坐标转换与地图投影

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1、坐标系统及其转换一坐标系与其种类1.1坐标系与其作用坐标系又称参考基准，是人类活动的参考基准。如导航、工程建设、武器的发射等。1）直角坐标系最简单、直观的坐标系是直角坐标系，如图1所示。其中：o：坐标系原点，可以是选定的某地面点，称为站心。x：x轴，一般选择指向地球北方向y：y轴，选择为铅垂线方向z：z轴与x，y相垂直，构成右手坐标系R：距离图1.1此坐标系可以标定目标点的：方位角A仰角E显然，已知（x,y,z）可计算出反之，已知（A,E,R）亦可计算（x,y,z）图1.1坐标系是人类活动、经济、科学、军事等方面的参考基准，具有十分重要的作用。例如：1.工程测

2、量2.测绘地图3.导航4.武器制导与军队指挥5.科学探测2）坐标系的作用1）天球坐标系2）地球坐标系1.参考椭球大地坐标系2.地心大地坐标系（总地球椭球大地坐标系）3.站心坐标系1.2坐标系的种类三参考椭球大地坐标系3.1概述在以前，当地球椭球未精确确定时，一个国家为了测绘地图，满足经济、科学和军事的需要，都建立一个适合本国情况的椭球大地坐标系。此坐标系又称参心坐标系，或国家大地坐标系，或局部大地坐标系。3.2参心大地坐标系建立的基本方法1）选择一个较准确的参考椭球参数2）利用本国大地、重力、天文和水准测量数据，将参考椭球与地球的关系唯一地确定下来。参心大地坐

3、标系的基本特点1）参考椭球中心（坐标系原点）一般不与地球质心精确重合。2）参考椭球面与本国（或地区）的大地水准面实现最佳密合，但与全球大地水准面并不完全密合。3）该坐标系只适用于本地区的测量和测绘工作，对全球范围并不适合。3.3我国的参心坐标系旧中国，由于经济、科技落后，没有建立一个全国统一的坐标系。新中国成立，先后建立了三个参心坐标系。1）1954年北京坐标系（旧）2）1980国家大地坐标系3）1954年新北京坐标系（整体平差值）1）1954年北京坐标系（旧）解放初期，为了满足全国经济建设的需要，采取从苏联国家大地点联测，确定我国东北某基线网点的大地坐标；作

4、为全国大地测量的起算点。而高程系统，则以我国青岛验潮点为零点，采用水准测量，确定各点的正常高。这个坐标系我国命名为1964年北京坐标系。其实质是苏联1942年国家大地系的延伸。高程为我国黄海高程系统。1）1954年北京坐标系（旧）1954年北京坐标系采用克拉索夫斯基椭球，其参数为：a=6378245mf=1/298.3依据此坐标系，我国进行了全国大地天文、重力、水准测量，并测绘了全国地形图。为全国经济建设、科学研究和国防建设作出重要贡献。（3.1）2）1980国家大地坐标系1978年我国基本完成全国天文大地网布测工作，需进行全国天文大地网平差。为了建立更精确的

5、天文大地网，确定建立新的大地坐标系，并在此坐标系进行天文大地网平差。此新坐标系命名为1980年国家大地坐标系。其建立方法为：（1）选用新的参考椭球（2）建立并测定国家大地原点（3）进行参考椭球定位和定向（1）选用新的参考椭球选用1975年国际大地测量与地球物理联合会推荐值——IUGG-75地球椭球。其四个基本参数为：其导出的参数为：地球椭球扁率：赤道的正常重力：极点的正常重力：（2）建立并制定国家大地原点在陕西省泾阳县永乐镇建立高精度大地原点，简称西安原点。在原点进行高精度大地、天文、重力和水准测量。（3）进行参考椭球定位和定向其条件是：椭球短轴平行于由地心指

6、向JYD1968.0极点方向。起始大地子午面平行于格林尼治平均天文台子午面椭球面与我国的大地水准面实现最佳密合1980年国家大地坐标系建立后，全国天文大地网整体平差即在此坐标系内进行。得出80坐标系的大地坐标数据。今后测量和测绘工作即在此新坐标系中进行。3）1954年新北京坐标系（整体平差值）由于过去多年采用1954年北京坐标系进行测图，地图库存量很大，特别是军事部门。如果完全采用80坐标系所测的新图，那将造成很大浪费和不便。鉴于此种情况，确定测图仍可采用1954年北京坐标系，但点位坐标精度要提高。即建立新1954北京坐标系新1954年北京坐标系的建立方法（1

7、）坐标系统不变，仍与旧1954年北京坐标系原点一致。（2）坐标系三轴指向。新北京坐标系的三轴指向与1980年国家大地坐标系三轴指向相同。（3）新1954年北京坐标系坐标的计算新1954年北京坐标系坐标的计算确定新1954年北京坐标系原点与1980年国家大地坐标系原点的坐标差将1980年国家大地坐标系的整体平差点位坐标转换成新1954年北京坐标系的点位坐标。其转换公式为：（3.2）新1954年北京坐标系坐标的计算左图为80与54坐标系的的转换示意图。因此，新1984年北京坐标系的坐标精度已大大提高。点位相对精度与1980年坐标系的相对精度是一致的。图3.1四）地

8、心大地坐标系4.1概述1）建立地心系的