空间坐标系统和基准变换

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1、冯毅地理空间坐标系统和基准变换归纳总结P1坐标系统和基准坐标系和基准两方面要素构成了完整的坐标系统，所谓基准是指为描述空间位置而定义的点、线、面，在大地测量中，基准是指用以描述地球形状的地球椭球参数，如：地球椭球的长短半轴和物理特征的有关参数、地球椭球在空间中的定位及定向，还有在描述这些位置时所采用的单位长度的定义等。坐标系和基准两方面要素构成了完整的坐标系统!我国常用的坐标系统常用坐标表达形式平面直角坐标系：平面直角坐标系是利用投影变换，将空间坐标（空间直角坐标或空间大地坐标）通过某种数学变换映射到平面上，这种变换又称为投影变换。投影变换的方法有很多，如UTM投影、Lambuda投影等，

2、在我国采用的是高斯-克吕格投影，也称为高斯投影。地球椭球的基本几何参数及相互关系有关地球椭球的概念地球椭球：用来代表地球的椭球，它是地球的数学代表。参考椭球：具有一定几何参数、定位及定向的用以代表某一地区大地水准面的地球椭球。参考椭球面:大地测量计算的基准面,研究地球形状和地图投影的参考面子午圈、卯酉圈、平行圈：赤道、南极、北极：椭球的形状和大小：椭球的短半轴：与地球的平自转轴平行椭球中心位置：根据需要确定本初子午线：通过固定平极和经度原点的天文子午线，通常为格林尼治子午线。（起始子午线）地球椭球的基本几何参数及相互关系1.地球椭球的基本几何参数五个基本几何参数椭圆的长半轴：a椭圆的短半轴

3、：b椭圆的扁率：椭圆的第一偏心率：椭圆的第二偏心率：常用坐标系及其相互关系大地坐标系空间直角坐标系平面直角坐标系1.大地坐标系（ＢＬＨ）以大地基准（参考椭球）为基础建立的坐标系大地经度L:某点在赤道面上所量测的起始子午面到该点所处子午面的夹角。P点的子午面NPS与起始子午面NGS所构成的二面角。大地纬度L:该点所处子午面所量测的赤道面与过该点的参考椭球面法线所夹的锐角。P点的法线Pn与赤道面的夹角B。大地高H：地面点沿法线到椭球面的距离大地坐标系的优点它是椭球体上统一的坐标系，是全世界公用最方便的坐标系。经纬线是地形图的基本线。它与同一点的天文坐标比较，可以确定该点垂线偏差的大小。2空间直

4、角坐标系以椭球中心O为原点，起始子午面与赤道面交线为X轴，在赤道面上与X轴正交的方向为Y轴，椭球体的旋转轴为Z轴，构成右手坐标系O-XYZ，在该坐标系中，P点的位置用X、Y、Z表示定义一个三维空间直角坐标系：原点、三个坐标轴指向、尺度原点位于地球质心：地心系原点位于参考椭球中心：参心系优点：数学公式表达简单，便于理解计算，缺点：地球表面位置间的相互关系不直观，没有高程的概念。空间直角坐标系与大地坐标系的关系3高斯平面直角坐标系高斯投影高斯平面直角坐标系高斯投影首先是将地球按经线分为若干带，称为投影带。它从首子午线(零子午线)开始，自西向东每隔6°划为一带，用Ｎ表示带号，位于各投影带中央的子

5、午线称中央子午线(Ｌ０)；也可由东经1°30开始，自西向东每隔3°划为一带，用n表示带号，我国国土所属范围即带号Ｎ=l3～23（n=24～46）。高斯投影：中央子午线的投影为高斯平面直角坐标系的x轴赤道的投影为高斯平面直角坐标系的y轴。由于我国国土全部位于北半球(赤道以北)，x坐标值均为正值，而y坐标值则有正有负。为了避免y坐标值出现负值，我国规定将每带的坐标原点向西移500km。由于各投影带上的坐标系是采用相对独立的高斯平面直角坐标系，为了能正确区分某点所处投影带的位置，规定在横坐标值前面冠以投影带带号。WENSABoybyayxWENSABoybya500kmyx高斯投影是正形投影，

6、即角度保持不变的投影。其中央子午线投影后长度无变形，但离中央子午线越远长度变形越大。实践证明，6°投影带边缘部分的变形能满足1：25000或更小比例尺测图精度，当进行1：10000或更大比例尺测图时，采用3°带投影。测量中常用的坐标系统北京54坐标系西安80坐标系WGS-84地方独立坐标系北京54坐标系北京54坐标系是我国目前广泛采用的大地测量坐标系。该坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球，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

7、海平均海水面为基准。北京54坐标系北京54坐标系存在着很多缺点，主要表现在：1、克拉索夫斯基椭球参数同现代精确的椭球参数的差异较大，并且不包含表示地球物理特性的参数，因而给理论和实际工作带来了许多不便。2、椭球定向不十分明确，椭球的短半轴既不指向国际通用的CIO极，也不指向目前我国使用的JYD极。参考椭球面与我国大地水准面呈西高东低的系统性倾斜，东部高程异常达60余米，最大达67米。3、该坐标系统的大地点坐标是经过局部分