常用坐标系转换及坐标转换软件

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1、常用坐标转换方法程鹏飞中国测绘科学研究院2010年６月10日坐标系基本概念一框架间的关系与比较二软件功能与界面五框架转换实例六内容常用坐标系之间的转换三转换模型及适用范围四一框架间的关系与比较二软件功能与界面五框架转换实例六内容常用坐标系之间的转换三转换模型及适用范围四坐标系基本概念1、地球的形状地球的大地水准面地球看做球形地球看做椭球地球为椭球大地水准面全球一致的总椭球参考椭球地心坐标系－坐标原点位于地球质心2、地心坐标系与参心坐标系参心坐标系－坐标原点不位于地球质心地心坐标系和参心坐标系的特点地心坐标系适合于全球用途的应用参心坐标系适合于局部用途的应用有利于使局部大地水准面

2、与参考椭球面符合更好保持国家坐标系的稳定有利于坐标系的保密参心坐标系原点与轴指向由给定点定义基于国家或局部参考椭球在国家内部进行平差参考系为水平坐标系LocalellipsoidGeoidLocalareaofinterestEastingNorthing原点地球质量中心Z-轴地球平均旋转轴X-轴平均格林尼治子午面,垂直于Z轴P(X,Y,Z)格林尼治平均旋转轴平均赤道面O平均格林尼治子午面地心坐标系全球椭球大地水准面WGS-84坐标系3、常用坐标系国际地球参考框架(ITRF)1954年北京坐标系1980西安坐标系新1954北京坐标系2000国家大地坐标系我国大地基准参心坐标系地

3、心坐标系存在的问题：（1）椭球参数有较大误差。（2）参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性倾斜。（3）几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。（4）定向不明确。3.11954年北京坐标系1.1954年北京坐标系（BJ54旧）坐标原点：前苏联的普尔科沃。参考椭球：克拉索夫斯基椭球。平差方法：分区分期局部平差。坐标原点：陕西省泾阳县永乐镇。参考椭球：1975年国际椭球。平差方法：天文大地网整体平差。3.21980年国家大地坐标系（GDZ80）特点：（1）采用1975年国际椭球。（2）椭球面同似大地水准面在我国境内最为密合，是多点定位。（3）定向明确。（4）大地原

4、点地处我国中部。（5）大地高程基准采用1956年黄海高程。新1954年北京坐标系（BJ54新）是由1980国家大地坐标（GDZ80）转换得来的。坐标原点：陕西省泾阳县永乐镇。参考椭球：克拉索夫斯基椭球。平差方法：天文大地网整体平差。3.3新1954年北京坐标系（BJ54新）BJ54新的特点：（1）采用克拉索夫斯基椭球。（2）是综合GDZ80和BJ54旧建立起来的参心坐标系。3.3新1954年北京坐标系（BJ54新）（3）采用多点定位。但椭球面与大地水准面在我国境内不是最佳拟合。（4）定向明确。（5）大地原点与GDZ80相同，但大地起算数据不同。（6）大地高程基准采用1956年黄

5、海高程。（7）与BJ54旧相比，所采用的椭球参数相同，其定位相近，但定向不同。（8）BJ54旧与BJ54新无全国统一的转换参数，只能进行局部转换。WGS-84椭球及其有关常数：WGS-84采用的椭球是国际大地测量与地球物理联合会第17届大会大地测量常数推荐值，其四个基本参数3.4WGS-84坐标系WGS-84的定义：原点在地球质心Z轴指向BIH1984.0定义的协定地球极（CTP）方向X轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点Y轴和Z、X轴构成右手坐标系.它是一个地固坐标系。长半径：a=6378137±2（m）；地球引力常数：GM=3986005×108m3s-2

6、±0.6×108m3s-2；正常化二阶带谐系数：C20=-484.16685×10-6±1.3×10-9；J2=108263×10-8地球自转角速度：ω=7292115×10-11rads-1±0.150×10-11rads-13.4WGS-84坐标系国务院批准，2008年7月1日起正式实施地心坐标系，原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000.0）的交点,该历元的指向由国际时间局给定的历元1984.0推算得到Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。2000国家大地坐标系采用的地

7、球椭球的参数为：长半轴a=6378137m，扁率f=1/298.2572221013.52000国家大地坐标系3.6独立坐标系统大多数建立在上个世纪五六十年代控制网普遍采用传统的三角导线测量方法布测以城市或测区中心设立中央子午线，为了满足每公里长度变形小于2.5厘米限差要求；基于2000国家大地坐标系建立的独立坐标系统，称为2000独立坐标系。建立方法与常用独立坐标系建立方法基本相同。3.7坐标系各参数比较坐标系统坐标系类型椭球a长半轴（米）扁率1954年北京坐标系参心坐标系克拉索夫斯基63