大地坐标系的建立
第1章绪论
1.1选题的背景和意义
在当今的社会发展和经济发展中，所得到的数据第一要满足较大比例地形图在测图过程中的需要，第二还要满足一般工程在建筑和设计中的需要。在工程施工放样的过程中要求控制网中两点所求的实际的长度和由坐标返算所得的长度的数量值是要相等的，如果是在采用国家坐标系所得到的结果在大多数情况下是不能满足上述要求的，原因是国家坐标系每个投影带都是按6°或者3°的间隔划分的，国家坐标系的参考椭球面是它的高程归化面，可是在实际的测量中，在平时的工程建筑所在的地区一般情况下是不会恰好落在投影带上或者相近位置的，它的位置与参考椭球面也存在着一些距离，这些因素将会导致长度和实际测得的长度不一致。
在《工程测量规范》(GBSOO26-93)中规定：平面控制网的坐标系统，应满足测区内高程归化改正和高斯投影变形改正之代数和(也就是即投影长度变形值)不大于2.5cm/km，也就意味着高程规划改正和高斯投影变形改正之代数和的相对误差要小于或者等于1/40000。当我们的实际测量时，工程所在地区的国家坐标系如果不能符合这一条件时，我们就要建立地方独立坐标系用来减少误差，从而将它们的误差控制在很小的范围内，最后使得到的结果在实际的操作时不需作任何换算。
1.2国内外研究现状
1.2.1国外的研究现状
地心坐标系的采用已经成为世界测绘发展的大趋势。北美、欧洲、澳大利亚等发达国家和地区相继建成了地心坐标系。美国早在1986年就做完了关于北美大地坐标系的NAD83的建立，对北美洲的三个国家等地区的20多万个点进行了测量，并且获得了其地心坐标。1984年建立了WGS-84；1996年作了进一步改进，标以WGS-84(G873)，历元为1997.0；WGS-84(G873)与ITRF2000的符合程度在5cm。EUREF的维持基于欧洲60多个永久观测站的站坐标时间序列，而SIRGAS的维持基于分布南美大陆以及周边两个岛屿上的若干个IGS站的速度场以及板块运动模型(这主要针对没有重复观测的框架点而言)，它的发展方向是基于南美大陆上的GPS永久观测站的速度场。
在亚洲，关于国家大地坐标系的建设也有很大的进步了。日本在2000年开始启用新的大地基准JGD2000；蒙古建立了的系统与WGS-84几乎一致的坐标系，它的大地坐标框架称为MONREF97；韩国于1998年推出了新型的地心坐标系统KGD2000；新西兰建立了NZGD2000.0；马来西亚也建立了NGRF2000。
1.2.2国内的研究现状
改革开放以来，我国的测量技术获得了十足的发展，我国的测量技术有了焕然一新的面貌。现在的社会空间大地测量已经取代了传统的测量技术。在空间大地测量的技术推动下，我国的大地坐标系获得了十足的进展。正是因为空间技术的发展促使了地心坐标系的发展，同时又为我国地心坐标系的建立提供了十分有利的技术支持。
上世纪90年代后，我国的测绘部门紧跟世界发展的潮流，在我国除台湾省之外的范围内布设了一级网和二级网，为我国初期的地心坐标系建立起了基础的参考框架，框架点的地心精度约为0.1m。在我国的测绘工作者不懈的努力下，我国又对GPS的一级网与地面网进行了第一次的平差，此时地心坐标系的精度差不多为1.0m。
在近几年中，在我国的浙江、江苏和福建精化了大地水准面，另外，在我国的华北、华中和华东等大部分地区进行了精化。
经过中国测绘工作者多年的研究，经国务院批准，从2008年开始，我国开始正式的使用2000国家大地坐标系。2000国家大地坐标系的全面的推广，将促进我国国民生产的飞速发展，有利于促进我国大地坐标系先进的发展，能够提高平时的作业效率，为我国的发展提供发展。
1.3研究内容
本文从坐标系的定义，分类入手，详细的阐述了地方独立坐标系的建立以及特点。说明了现在我国使用的国家坐标系的建立过程，优缺点。通过实例，具体的表现地方独立坐标系向2000国家大地坐标系的转换过程以及转换方法，并且能够尽可能的保证其精度。
在研究过程中，论文提出了一些具体的方法，让地方独立坐标系向2000国家大地坐标系的转换。在文中引入2000独立坐标系的概念，目的是保证转换后的精度。建立起来的2000独立坐标系与2000国家大地坐标系可以通过公示互相转换，不会存在误差或者精度受损
第2章坐标系相关基础及理论
2.1坐标系的定义与种类
为了说明质点的位置、运动的快慢、方向等，必须选取其坐标系。在参照系中，为确定空间一点的位置，按规定方法选取的有次序的一组数据，这就叫做“坐标”。在某一问题中规定坐标的方法，就是该问题所用的坐标系。根据原点位置的差异，大致可以分为三种坐标系，分别是参心坐标系、地心坐标系和站心坐标系。
在百度文库中，给了这三种坐标系如下的定义：
2.1.1参心坐标系
参心坐标系是以参考椭球的几何中心为基准的大地坐标系。通常分为：参心空间直角坐标系和参心大地坐标系。“参心”意指参考椭球的中心。在测量中，为了处理观测成果和传算地面控制网的坐标，通常须选取一参考椭球面作为基本参考面，选一参考点作为大地测量的起算点(大地原点)，利用大地原点的天文观测量来确定参考椭球在地球内部的位置和方向。参心大地坐标的应用十分广泛，它是经典大地测量的一种通用坐标系。根据地图投影理论，参心大地坐标系可以通过高斯投影计算转化为平面直角坐标系，为地形测量和工程测量提供控制基础。
2.1.2地心坐标系
以地球质心(总椭球的几何中心)为原点的大地坐标系。通常分为地心空间直角坐标系和地心大地坐标系。地心坐标系是在大地体内建立的O-XYZ坐标系。原点O设在大地体的质量中心，用相互垂直的X，Y，Z三个轴来表示，X轴与首子午面与赤道面的交线重合，向东为正。Z轴与地球旋转轴重合，向北为正。Y轴与XZ平面垂直构成右手系。
2.1.3站心坐标系
用于需了解以观察者为中心的其他物体运动规律，如接收机可见GPS卫星的视角、方位角及距离等，需要用到站心坐标系。站心坐标系分为站心直角坐标系和站心极坐标系。站心直角坐标系是以站心为坐标系原点O，Z轴与椭球法线重合，向上为正，y与椭球短半轴重合(北向)，x轴与地球椭球的长半轴重合(东向)所构成的直角坐标系。站心极坐标系是以站心为坐标极点O，以水平面(即xoy平面)为基准面，以东向轴(即x轴)为极轴，ρ为卫星到站点的距离，az为星视方向角，el为星视仰角。
如果从维数上划分的话，坐标系可分为二维坐标系、三维坐标系、多维坐标系等。如果从其表现形式上划分的话，坐标系可以分为空间直角坐标系、空间大地坐标系、
极坐标系和曲面坐标等。
2.2我国常用国家大地坐标系
在我国建国之后，中国在上世纪50年代建立1954年北京坐标系，在上世纪80年代建立了1980西安坐标系，并且测制了各种比例的比例尺地形图，在我国国民经济的发展和社会的发展中发挥了重要作用，由于当时的技术条件的不允许，中国的大地坐标系很大情况下是依赖于传统技术手段实现的。54坐标系使用的是克拉索夫斯基椭球体，克拉索夫斯基椭球体在计算和定位的过程中，没有采用中国实际的数据，因此该坐标系不能满足高精度定位以及中国实际发展的需要。在上世纪70年代，中国大地测量工作者经过不懈的努力，终于如期的完成了全国一等和二等天文大地网布测。终于在上个世纪80年代，通过我国测绘者的努力下建立起了1980西安坐标系，该坐标系的建立对我国的发展起到了推动作用。随着社会的进步，经济的发展等因素，对国家大地坐标系又有了新的要求，迫切需要采用以地球质量中心位大地坐标系的原点的坐标系统作为国家大地坐标系。所以，从2008年开始，我国正式把2000国家大地坐标系作为国家大地坐标系。
2.2.11954年北京坐标系
由于技术条件的问题，我国建国初期没有采用自己的大地坐标系，而是利用克拉索夫斯基椭球建立的坐标系作为参考坐标系。它是以前苏联的地界作为大地原点，便利用我国东北边境呼玛、吉拉林、东宁三个点与前苏联大地网联测后的坐标作为我国天文大地网起算数据，然后通过天文大地网坐标计算，推算出北京一点的坐标，故命名为北京坐标系。建国以来，用这个坐标系进行了大量测绘工作，在我国经济建设和国防建设中了挥了重要作用。但是这个坐标系也存在以下问题：
1、椭球基准轴定向不明确；
2、点位精度不高。
2.2.21980西安坐标系
随着社会的发展，我们逐渐发现1954年北京坐标系在国民经济建设中存在着很多的问题，并且对于精度有了更高的要求，所以70年代末期，对原来的大地网进行了重新平差。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。
1980西安坐标系是参心坐标系，椭球短轴Z轴平行于地球质心指向地极原点方向，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0方向；Y轴与Z、X轴成右手坐标系。
2.2.3WGS-84坐标系
WGS-84坐标系是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局(BIH)1984.0定义的协议地极(CTP)方向，X轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系。这是一个国际协议地球参考系统(ITRS)，是目前国际上统一采用的大地坐标系。GPS广播星历是以WGS-84坐标系为根据的。建立WGS-84世界大地坐标系的一个重要目的，是在世界上建立一个统一的地心坐标系。
2.2.42000国家大地坐标系
2000国家大地坐标系的原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。2000国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向，该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984.0的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转，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，Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。采用广义相对论意义下的尺度。
第3章我国地方独立坐标系的特点
在我国，很多地方独立坐标系的建立不是单纯为了建立而建立的，它的出现往往
是因为城市或者区域的建设的需要，并且它在大多数情况下是以国家坐标系为基础的。地方独立坐标系的中央子午线一般都是由区域性的地理位置中心确定的，同时考虑到长度变形影响，部分独立坐标系抬高了坐标投影面。一般情况下，可以有三种方法建立地方独立坐标系：
第一种：选择任意中央经线，它的投影面是国家坐标系上的托球面，按高斯投影方法得出平面直角坐标建立的地方独立坐标系。
第二种：选择任意中央经线，它的投影面是抵偿高程面，按高斯投影方法得出平面直角坐标建立的地方独立坐标系。
第三种：采用坐标加常数或中心点坐标平移和旋转。
一般地方独立坐标系的建立为以上三种类型或组合。总之，地方独立坐标系的建立的方法是各不相同的，即使是在同一个点位上的点都会因为建立方法的不同而存在着较大的差异。
下面通过具体的理论，结合其方式，分析各独立坐标系。
3.1任意投影带独立坐标系
这种类型通常采用高斯投影计算方法，独立坐标系建立时中央子午线设置与国家平面坐标不同时，可采用高斯投影计算方法，将独立坐标变换到相应椭球的国家平面坐标。
3.1.1高斯投影的概念
高斯投影是“高斯-克吕格投影”的简称，是地球椭球面是平面间正形投影的一种。德国数学家、物理学家、天文学家高斯在十九世纪二十年代拟定，后来德国大地测量学家克吕格在1912年对投影公式加以补充，故名。该投影按照投影带中央子午线投影为直线且长度不变和赤道投影为直线的条件，确定函数的形式，从而得到高斯-克吕格公式。投影后，除中央子午线和赤道为直线外，其他子午线均为对称于中央子午线的曲线。设想用一个椭圆柱横切于椭球面上投影带的中央子午线，按上述投影条件，将中央子午线两侧一定经差范围内的椭球面正形投影于椭圆柱面。将椭圆柱面沿过南北极的母线剪开展平，即为高斯投影平面。取中央子午线与赤道交点的投影为原点，中央子午线的投影为纵坐标x轴，赤道的投影为横坐标y轴，构成高斯克吕格平面直角坐标系。要符合下面三点：
1、椭球面上的角度没有变形，也就是等角。
2、轴子午线所产生的投影是以投影点为对称轴的一条直线。
3、轴子午线投影后没有长度变形。
注：椭球面上一点P的大地坐标(B,L)，它在平面上投影点P的平面直角坐标是(x,y)。(x,y)与(B,L)之间的数学函数关系来联系：
x=F1(B,L)
y=F2(B,L)}
3.1.2高斯投影反算
将高斯平面坐标化算为大地经度和大地纬度的计算，转换公式如下：
B=B f?
t f
2M f N f
y2+
t f
24M f N f3
(5+3t f2+η2
f
?9η2
f
t2f)y4?
t f
f
5
f
(61+90t2f+45t4f)y
ι=
1
f f
y?
1
3
f f
(1+2t2f+η2
f
)y3
+
1
120N5f cos B f
(5+28t2f+24t4f+6η2
f
+8η4
t
t2f)y5
3.1.3高斯投影正算
将大地经度和大地纬度化算为高斯平面坐标的计算，转换公式如下：
χ=X0+1
Ntcos2Bι2+
1
Nt(5?t2+9η2+4η4)cos4Bι4
+
1
Nt(61?58t2+t4+270η2?330η2t2)cos6Bι6 y=NcosBι+
1
6
N(1?t2+η2)cos3Bι3
+
1
N(5?18t2+t4+14η2?58η2t2)cos5Bι5
3.2抵偿高程面独立坐标系
抵偿高程面一般采用椭球变化法和比例缩放法。
3.2.1椭球变换法
在不改变扁率(偏心率)的前提下，改变国家坐标系椭球的长半轴，使改变后的椭球面与平均高程面重合，然后在改变参数后的椭球基础上进行投影。也就是说把中央子午线移到城市地域中央，归化高程面提高到该地区的平均高程面(严格地讲，要提高到那个地区的大地高平均面)。
1、椭球膨胀法
方法1：
由于归算面的抬高，相当椭球的膨胀扩大，形成新椭球，由于只改变椭球的半径，不改变椭球的扁率α，偏心率也不变?e2=0。
以独立坐标投影面的大地高?H作为椭球的平均曲率半径的变动量，反求椭球长半径的变动量；在独立坐标系中央地区基准点0P上，新椭球(独立坐标系椭球)平均曲率半径：
R 新=R+?H=
α√1?e2
22
+?H
则：
R 新=α+?α=α+
1?e2sin2B
α√1?e2
方法2：
以独立坐标投影面的大地高?H作为椭球长半径的变动量；
α
新
=α+?α，?α=?H
2、椭球平移法
将参考椭球沿基准点0P的法线方向平移?H,使得基准点与边长归算高程面重合，维持基准点0P的经纬度不变，不改变已知椭球的定向及元素，仅改变已知椭球的中心位置。
?α=0，?e2=0
椭球中心平移使得点的三维坐标变化
[?x0
?y0
?z0
]=[
cosB0cosL0
cosB0cosL0
sinB0
]△H
则大地坐标变化为：
[?B i
?L i
?H i
]=
[
?sinB i cosL i
M i+H i
?sinB i sinL i
M i+H i
cosB i
M i+H i
sinL i
(N i+H i)cosB i
cosL i
(N i+H i)cosB i
cosB i cosL i cosB i sinL i sinB i]
[
?X0
?Y0
?Z0
]
3.2.2比例缩放法
1、比例缩放法1
由参心(或地心)坐标变换为独立坐标(抵偿坐标)公式：
X
独
=X+q×(X?X0)
Y
独
=Y+q×(Y?Y0)公式逆变换，由独立坐标变换为参心(或地心)坐标：
X i=X
独
+q×X0
1+q
Y i=
Y
独
+q×Y0
1+q
R m：测区中心的平均曲率半径；X i,Y i：为参心(或地心)坐标；
X 独,Y
独
：为独立坐标系统坐标；
X0,Y0：为测区中心点坐标。
2、比例缩放法2
由参心（或地心）变换为独立坐标公式
X
独
=X0+(X i?X0)/K
Y
独
=Y0+(Y i?Y0)/K
公式逆变换，由独立坐标变换为参心（或地心）坐标。
X i=X0+(X
独
?X0)×K
Y i=Y0+(Y
独
?Y0)×K
式中，K=(1?H m
R m )(1+Y2m
2R m
)为缩放系数。
3.2.3几种投影方法比较1、椭球变换法
新的椭球面是由椭球的参数来改变的，它的换算后值是唯一的，它的优点是，区域范围大，精度高；缺点是换算后的坐标值与原来的相差大，不利于呈现在原来的图上。
2、比例缩放法
比例缩放法适用的范围比较小的区域，它的优点是坐标换算后的值和原来的值比较接近，利于呈现在原来的图上，这点恰恰与椭球缩放法相反。
3.2.4以中心点坐标进行平移和旋转
1、以中心点进行平移
以测区中央某个控制点为中心点，将所有原控制点坐标以中心点进行平移，从而获得独立坐标系坐标。
X
独
=X i+平移常数1
Y
独
=Y i+平移常数2
公式逆变换：
X i=X
独
?平移常数1
Y i=Y
独
?平移常数2
2、中心点基准进行平移，再按某角度进行旋转
以测区中央某个控制点为中心点，将先所有原控制点坐标以中心点基准进行平移，然后按某角度进行旋转，最后获得独立坐标。
X
独
=X i COSθ?YSINθ+平移常数1
Y
独
=X i SINθ+Y i COSθ+平移常数2
根据公式逆变换，得到由独立坐标计算参心(或地心)坐标公式。
X i=X
独COSθ+Y
独
SINθ+（平移常数1×COSθ+平移常数2×sinθ)
Y i=?X
独SINθ+Y
独
COSθ+（平移常数2×COSθ?平移常数1×sinθ)
第4章独立坐标系的建立
我国四大常用坐标系及高程坐标系学习资料
我国四大常用坐标系及高程坐标系 1.北京54坐标系(BJZ54) 北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。 新中国成立以后，我国大地测量进入了全面发展时期，再全国范围内开展了正规的，全面的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。由于当时的“一边倒”政治趋向，故我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。因此，1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。 北京54坐标系，属三心坐标系，长轴6378245m，短轴6356863，扁率1/298.3； 2.西安80坐标系 1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据，即IAG75地球椭球体。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。 西安80坐标系，属三心坐标系，长轴6378140m，短轴6356755，扁率1/298.25722101 3.WGS－84坐标系 WGS－84坐标系（WorldGeodeticSystem）是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系。这是一个国际协议地球参考系统（ITRS），
2000国家大地坐标系
空间基准：2000国家大地坐标系（CGCS2000） 一、2000国家大地坐标系 2000坐标系采用的地球椭球参数： 长半轴 a＝6378137m 扁率f=1/298.257222101 地心引力常数 GM＝3.986004418×1014m3s-2 自转角速度ω＝7.292l15×10-5rad s-1 采用地心坐标系，有利于采用现代空间技术 对坐标系进行维护和快速更新，测定高精度大地 控制点三维坐标，并提高测图工作效率。 优点： 与对地观测数据结合紧密，使用方便，提供 高精度、地心、动态、实用、统一的大地坐标系。 2000系：CGCS2000，6378137.0，1/298.257222101 2000国家大地坐标系 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 Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。该历元的指向由国际时间局给定的 历元1984.0 2000国家大地坐标系采用的地球椭球的参数为： 长半轴a=6378137m，扁率f=1/298.257222101 2000国家大地控制网 ?2000国家大地控制网点是2000国家大地坐标系的框架点，是2000国家大地坐标系的具体实现。 2000国家大地控制网构成： ?2000国家GPS大地控制网 ?2000国家GPS大地控制网的基础上完成的天文大地网联合平差获得的在ITRF97框架下的近5万个一、二等天文大地网点 ?ITRF97框架下平差后获得的近10万个三、四等天文大地网点。 按精度不同可划分为三个层次： ?（1）2000国家GPS大地控制网中的连续运行基准站，其坐标精度为毫米
地理坐标系及我国大地坐标系和高程系
地理坐标系及我国大地坐标系和高程系 地理坐标系是指用经纬度表示地面点位的球面坐标系。在大地测量学中，对于地理坐标系统中的经纬度有三种描述：即天文经纬度、大地经纬度和地心经纬度。 大地控制的主要任务是确定地面点在地球椭球体上的位置。这种位置包括两个方面：一是点在地球椭球面上的平面位置，即经度和纬度；二是确定点到大地水准面的高度，即高程。为此，必须首先了解确定点位的坐标系。 1.地理坐标系 对地球椭球体而言，其围绕旋转的轴叫地轴。地轴的北端称为地球的北极，南端称为南极；过地心与地轴垂直的平面与椭球面的交线是一个圆，这就是地球的赤道；过英国格林威治天文台旧址和地轴的平面与椭球面的交线称为本初子午线。以地球的北极、南极、赤道和本初子午线等作为基本要素，即可构成地球椭球面的地理坐标系统（图2-3）。其以本初子午线为基准，向东，向西各分了1800，之东为东经，之西为西经；以赤道为基准，向南、向北各分了900，之北为北纬，之南为南纬。 地理坐标系是指用经纬度表示地面点位的球面坐标系。在大地测量学中，对于地理坐标系统中的经纬度有三种描述：即天文经纬度、大地经纬度和地心经纬度。 （1）天文经纬度 天文经度在地球上的定义，即本初子午面与过观测点的子午面所夹的二面角；天文纬度在地球上的定义，即为过某点的铅垂线与赤道平面之间的夹角。天文经纬度是通过地面天文测量的方法得到的，其以大地水准面和铅垂线为依据，精确的天文测量成果可作为大地测量中定向控制及校核数据之用。 （2）大地经纬度 地面上任意一点的位置，也可以用大地经度L、大地纬度B表示。大地经度是指过参考椭球面上某一点的大地子午面与本初子午面之间的二面角，大地纬度是指过参考椭球面上某一点的法线与赤道面的夹角（图2-3）。大地经纬度是以地球椭球面和法线为依据，在大地测量中得到广泛采用。
国家大地坐标系与现行坐标系关系
2018-04-16 国家局测绘学报 《测绘学报》 1.采用2000国家大地坐标系对现有地图的影响 大地坐标系是测制地形图的基础，大地坐标系的改变必将引起地形图要素产生位置变化。一般来说，局部坐标系的原点偏离地心较大(最大的接近 200m)，无论是1954年北京坐标系，还是1980西安坐标系的地形图，在采用地心坐标系后都需要进行适当改正。 计算结果表明，1954年北京坐标系改变为2000国家大地坐标系。在56°N～16°N和72°E～135°E范围内若不考虑椭球的差异，1954年北京坐标系下的地图转换到2000系下图幅平移量为：X平移量为-29～-62m，Y方向的平移量为-56～+84m。1980西安坐标系下的X平移量为-9～+43m，Y方向的平移量为+76～+119m。因此，坐标系的更换在1:25万以大比例尺地形图中点(含图廓点)的地理位置的改变值已超过制图精度，必须重新给予标记。 对于1:25万以小地形图，由坐标系更换引起图廓点坐标的变化以及图廓线长度和方位的变动在制图精度内，可以忽略其影响,对于1:25万比例尺地形图，考虑到实际成图精度，实际转换时也无需考虑转换。 根据实际计算表明，由于坐标系的转换引起的各种比例尺地形图任意两点的长度(包括图廓线的长度)和方位变动在制图精度以内，可以忽略不计。也就是说，采用地心坐标系时，只移动图幅的图廓点，而图廓线与原来的图廓线平行即可，且坐标系变更不改变图幅内任意两地物之间的位置关系。 2.WGS84坐标系与2000国家大地坐标系的关系 在定义上，2000国家大地坐标系与WGS84是一致的，即关于坐标系原点、尺度、定向及定向演变的定义都是相同的。两个坐标系使用的参考椭球也非常相近，唯有扁率有微小差异。而在实际点位表示时，仅考虑椭球的差异，两者的结果是一致的，但因2000国家大地坐标系的坐标定义在2000年那一时刻，而大多数应用实际上是不同时间进行定位，因地球上的板体是在不断运动的，不同时刻位于地球不同板块上站点的实际位置是在变化的，已经偏离了2000年的位置。 因此不同时间定位的得到的WGS84坐标不是严格意义下的2000国家大地坐标系。如基于当前框架当前历元(如2009年)坐标值与2000国家大地坐标系的相比，最大差0.6m。但对于1:1万以小比例尺的应用，可简单近似地认为是同一坐标系。 3.GNSS后处理定位结果与2000国家大地坐标系关系 用高精度GNSS定位软件处理后得到的各站点坐标是与观测时刻卫星星历定义的基准是一样的，卫星在不同时间段采用的是不同的ITRF框架，但不同框架最大的差异在cm量级，差异主要体现在板块运动引起的点位变化，站点位于不同的板块上，随板块一起运动，若按我国平均点运动速率为2-3cm/年，以10年计，点位相距定义时点坐标已变化了20-30cm。 因此GNSS后处理得到的站点坐标需顾及点位移动速率才能得到2000国家大地坐标系的坐标。
GPS坐标和国家大地坐标之间的转换
GPS坐标和国家大地坐标之间的转换 一、前言 WGS-84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统，GPS所发布的星历参数就是基于此坐标系统的。WGS-84坐标系统的全称是World Geodical System-84（世界大地坐标系-84），它是一个地心地固坐标系统。WGS-84坐标系统由美国国防部制图局建立，于1987年取代了当时GPS所采用的坐标系统-WGS-72坐标系统而成为GPS的所使用的坐标系统。WGS-84坐标系的坐标原点位于地球的质心，轴指向BIH1984.0定义的协议地球极方向，轴指向BIH1984.0的启始子午面和赤道的交点。 采用椭球参数为：a=6 378 137m，f= 1/298.257 223 563。 北京54 坐标系、西安80 坐标系—属于参心坐标系, 北京54 坐标系采用克拉索夫斯基椭球参数,长轴a= 6 3 78 2 4 5 米, 扁率f=l : 2 98.3 ；西安80 大地系坐标系椭球参数采用国际大=地测量和地球物理联合19 7 5 后推荐的地球椭球参数, 长轴a= 6 3 7 8 140 米, 扁率f1 : 298.257,大地原点在我西安市径阳县永乐镇。西安80 坐标系的建立是在54 年北京坐标系的基础上完成的。 在实际的工作中，对于GPS的测量数据。我们需要将其转换成所需要的54或80坐标系，才能够使用。或是将其转换成相应的地方坐标系。在转换的过程中需要进行一系列的变换。本文将对其过程做详细的说明。 二、转换过程 （1）数据测量：在实际操作中，首先进行的是数据的观测。根据实际工作需要，采用相应的观测方法进行观测，得到合格的测量成果。本文主要是针对GPS控制网的转换来说明的。 （2）平差：在GPS控制网的测量工程中，在进行完基线测量(地面坐标和高程)后，需要对测量结果进行平差，得到相应的平差结果。下面对相应的条件平差①做具体说明： AV-W=0 [1] L#=L+V [2] 基础方程和它的解： 设有r个平差线性条件方程： [3]
空间大地坐标系与平面直角坐标系转换公式
§2.3.1 坐标系的分类 正如前面所提及的,所谓坐标系指的是描述空间位置的表达形式,即采用什么方法来表示空间位置。人们为了描述空间位置，采用了多种方法，从而也产生了不同的坐标系，如直角坐标系、极坐标系等。 在测量中常用的坐标系有以下几种： 一、空间直角坐标系 空间直角坐标系的坐标系原点位于参考椭球的中心，Z 轴指向参考椭球的北极，X 轴指向起始子午面与赤道的交点，Y 轴位于赤道面上且按右手系与X 轴呈90°夹角。某点在空间中的坐标可用该点在此坐标系的各个坐标轴上的投影来表示。空间直角坐标系可用图2-3来表示： 图2-3 空间直角坐标系 二、空间大地坐标系 空间大地坐标系是采用大地经、纬度和大地高来描述空间位置的。纬度是空间的点与参考椭球面的法线与赤道面的夹角；经度是空间中的点与参考椭球的自转轴所在的面与参考椭球的起始子午面的夹角；大地高是空间点沿参考椭球的法线方向到参考椭球面的距离。空间大地坐标系可用图2-4来表示：
图2-4空间大地坐标系 三、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，如横轴墨卡托投影、UTM 投影、兰勃特投影等。在我国采用的是高斯-克吕格投影也称为高斯投影。UTM 投影和高斯投影都是横轴墨卡托投影的特例，只是投影的个别参数不同而已。 高斯投影是一种横轴、椭圆柱面、等角投影。从几何意义上讲，是一种横轴椭圆柱正切投影。如图左侧所示，设想有一个椭圆柱面横套在椭球外面，并与某一子午线相切（此子午线称为中央子午线或轴子午线），椭球轴的中心轴CC ’通过椭球中心而与地轴垂直。 高斯投影满足以下两个条件： 1、 它是正形投影； 2、 中央子午线投影后应为x 轴，且长度保持不变。 将中央子午线东西各一定经差（一般为6度或3度）范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将此柱面沿某一棱线展开，便构成了高斯平面直角坐标系，如下图２－５右侧所示。 图2-5 高斯投影 x 方向指北，y 方向指东。 可见，高斯投影存在长度变形，为使其在测图和用图时影响很小，应相隔一定的地区，另立中央子午线，采取分带投影的办法。我国国家测量规定采用六度带和三度带两种分带方法。六度带和三度带与中央子午线存在如下关系： 366 N L ＝中； n L 33＝中 其中，N 、n 分别为6度带和3度带的带号。
大地坐标系介绍
一．地球坐标系 地面和空间点位的确定总是要参照于某一给定的坐标系。坐标系是人为设计和确定的，根据不同的使用目的，所采用的坐标系亦各不相同。大地测量中采用的坐标系主要有两大类型，即天球坐标系和地球坐标系。天球坐标系用于确定天体在天球上的位置。其天球空间直角坐标系原点位于地球质心O；Z轴指向天球北极； X轴指向春分点;Y轴垂直于XOZ平面，与X轴和Z轴构成右手直角坐标系。 地球坐标系就是固定在地球上并和地球一起自转和公转的坐标系。我们日常采用的坐标系统，虽则表现形式各有不同，但均是与地球体相固联，从这个意义上说，都可以认为是属于地球坐标系。但通常地球坐标系专指全球或国家统一定义并确定的坐标系。从几何意义上说，定义坐标系的关键就在于坐标原点、坐标轴指向及边长尺度的选取。对于地球坐标系而言，显然须使它的一个坐标轴(Z轴)重合或平行于地球的自转轴。 因为采用常规的测角、量边、天文观测技术只能测定和解求点位的大地经纬度，而对于国家控制网的计算是以参考椭球面作为基准面的。所以根据所选取的坐标原点位置的不同，即参考椭球不同，地球坐标系可分为地心坐标系和参心坐标系，前者的坐标原点与地球质心相重合；后者的坐标原点则偏离于地心，而重合于某个国家、地区所采用的参考椭球的中心。现代大地测量常用坐标系主要有此划分与定义。 地球坐标系的建立与地球椭球的选取有着十分紧密的联系。对于一设定的参考椭球从理论上说，只要空间直角坐标系的原点O与椭球中心相重合，Z轴与椭球短轴相重合，ZOX坐标面与起始大地于午面重合。空间点位的三维直角坐标与椭球面上的大地纬度b、大地经度L、大地高H(点位沿椭球面法线方向到椭球面的距离)存在着严格的对应关系，它们是两种等价的坐标表述方式。即地球坐标系由几何形式可分为空间直角坐标系和大地坐标系. 1) 空间直角坐标系 空间直角坐标系坐标原点0与参考椭球中心相重合，Z轴指向参考椭球北极，X轴指向首子午面与地球赤道的交点，Y轴垂直于XOZ平面并与X轴、Z轴构成右手坐标系，任意一点的位置可用(X、Y、Z)坐标系来表示。由空间直角坐标系坐标原点所处位置为参考椭球中心还是地球中心，空间直角坐标系又有参心空间直角坐标系和地心空间直角坐标系之分。
四大常用坐标系及高程坐标系
四大常用坐标系及高程 坐标系 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
我国四大常用坐标系及高程坐标系 1、北京54坐标系(BJZ54) 北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。 新中国成立以后，我国大地测量进入了全面发展时期，再全国范围内开展了正规的，全面的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。由于当时的“一边倒”政治趋向，故我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。因此，1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。 北京54坐标系，属三心坐标系，长轴6378245m，短轴6356863，扁率1/； 2、西安80坐标系 1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据，即IAG75地球椭球体。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。 西安80坐标系，属三心坐标系，长轴6378140m，短轴6356755，扁率1/298.
1-现有测绘成果转换到2000国家大地坐标系技术指南
附件： 现有测绘成果转换到2000国家大地坐标系 技术指南 一、2000国家大地坐标系的定义 国家大地坐标系的定义包括坐标系的原点、三个坐标轴的指向、尺度以及地球椭球的4个基本参数的定义。2000国家大地坐标系的原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心；2000国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向，该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984.0的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转，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，Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。采用广义相对论意义下的尺度。2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数的数值为： 长半轴a＝6378137m 扁率f=1/298.257222101 地心引力常数GM＝3.986004418×1014m3s-2 自转角速度ω＝7.292l15×10-5rads-1 其它参数见下表： 页脚内容0
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采用2000国家大地坐标系后仍采用无潮汐系统。 二、点位坐标转换方法 （一）模型选择 全国及省级范围的坐标转换选择二维七参数转换模型；省级以下的坐标转换可选择三维四参数模型或平面四参数模型。对于相对独立的平面坐标系统与2000国家大地坐标系的联系可采用平面四参数模型或多项式回归模型。坐标转换模型详见本指南第六部分。 （二）重合点选取 坐标重合点可采用在两个坐标系下均有坐标成果的点。但最终重合点还需根据所确定的转换参数，计算重合点坐标残差，根据其残差值的大小来确定，若残差大于3倍中误差则剔除，重新计算坐标转换参数，直到满足精度要求为止；用于计算转换参数的重合点数量与转换区域的大小有关，但不得少于5个。 （三）模型参数计算 用所确定的重合点坐标，根据坐标转换模型利用最小二乘法计算模型参数。 （四）精度评估与检核 用上述模型进行坐标转换时必须满足相应的精度指标，具体精度评估指标及评估方法见附件中相关内容。选择部分重合点作为外部检核点，不参与转换参数计算，用转换参数计算这些点的转换坐标 页脚内容2
地理坐标系VS大地坐标系
地理坐标系VS大地坐标系 地理坐标：为球面坐标。参考平面地是椭球面。坐标单位:经纬度大地坐标：为平面坐标。参考平面地是水平面坐标单位：米、千米等。 地理坐标转换到大地坐标的过程可理解为投影。（投影：将不规则的地球曲面转换为平面） 在ArcGIS中预定义了两套坐标系：地理坐标系（Geographic coordinate system）投影坐标系（Projected coordinate system）， 1、首先理解地理坐标系（Geographic coordinate system），Geographic coordinate system直译为 地理坐标系统，是以经纬度为地图的存储单位的。很明显，Geographic coordinate syst em是球面坐标系统。我们要将地球上的数字化信息存放到球面坐标系统上，如何进行操作 呢？地球是一个不规则的椭球，如何将数据信息以科学的方法存放到椭球上？这必然要求 我们找到这样的一个椭球体。这样的椭球体具有特点：可以量化计算的。具有长半轴，短 半轴，偏心率。以下几行便是Krasovsky_1940椭球及其相应参数。Spheroid: Krasovsky_1940
Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening（扁率）: 298.300000000000010000 然而有了这个椭球体以后还不够，还需要一个大地基准面将这个椭球定位。在坐标系统描 述中，可以看到有这么一行： Datum: D_Beijing_1954 表示，大地基准面是D_Beijing_1954。 -------------------------------------------------------------------------------- 有了Spheroid和Datum两个基本条件，地理坐标系统便可以使用。完整参数： Alias: Abbreviation: Remarks: Angular Unit: Degree (0.017453292519943299) Prime Meridian（起始经度）: Greenwich (0.000000000000000000) Datum（大地基准面）: D_Beijing_1954 Spheroid（参考椭球体）: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening: 298.300000000000010000
高斯平面直角坐标系与大地坐标系相互转化
高斯平面直角坐标系与大地坐标系相互转化 高斯平面直角坐标系与大地坐标系转换 1. 高斯投影坐标正算公式(1) 高斯投影正算:已知椭球面上某点的大地坐标(L，B)，求该点在高斯投影平面上的直角坐标(x，y)，即(L，B)->(x，y)的坐标变换。(2) 投影变换必须满足的条件中央子午线投影后为直线; 中央子午线投影后长度不变; 投影具有正形性质，即正形投影条件。(3) 投影过程在椭球面上有对称于中央子午线的两点P 1 和P 2 ，它们的大地坐标分别为(L，B)及(l，B)，式中l 为椭球面上P 点的经度与中央子午线(L 0 )的经度差:l=L-L 0 ，P 点在中央子午线之东，l 为正，在西则为负，则投影后的平面坐标一定为P 1 ’(x,y)和P 2 ’(x,-y)。(4) 计算公式 4 ' ' 2 2 3 4 ' ' 2 ' ' 2 ' ' ) 9 5 ( cos sin 2 sin 2 l t B B N Bl N X x 5 ' ' 4 2 5 5 ' ' 3 ' ' 2 2 3 ' ' ' ' ' ' ) 18 5 ( cos 120 ) 1 ( 6 cos l t t B N l t B N Bl N y 当要求转换精度精确至0.001m时，用下式计算: 6 ' ' 4 2 5 6 ' ' 4 ' ' 4 2 2 3 4 ' ' 2 ' ' 2 ' ' ) 58 61 ( cos sin 720 ) 4 9 5 ( cos sin 24 sin 2 l t t B B N l t B B N Bl N X x 5 ' ' 2 2 2 4 2 5 5 ' ' 3 ' ' 2 2 3 3 ' ' ' ' ' ' ) 58 14 18 5 ( cos 720 ) 1
我国三大常用坐标系区别
我国三大常用坐标系区别 （北京54、西安80和WGS－84） 北京, 西安, 坐标系 我国三大常用坐标系区别（北京54、西安80和WGS－84） Gis应用2009-09-27 10:06 阅读13 评论0 字号：大大中中小小我国三大常用坐标系区别（北京54、西安80和WGS－84） 1、北京54坐标系(BJZ54) 北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。1954年北京坐标系的历史： 新中国成立以后，我国大地测量进入了全面发展时期，再全国范围内开展了正规的，全面的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。由于当时的“一边倒”政治趋向，故我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。因此，1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。 北京54坐标系，属三心坐标系，长轴6378245m，短轴6356863，扁率1/298.3； 2、西安80坐标系 1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据，即IAG 75地球椭球体。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。 西安80坐标系，属三心坐标系，长轴6378140m，短轴6356755，扁率1/298.25722101 3、WGS－84坐标系 WGS－84坐标系（World Geodetic System）是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系。这是一个国际协议地球参考系统（ITRS），是目前国际上统一采用的大地坐标系。GPS广播星历是以WGS-84坐标系为根据的。 WGS84坐标系，长轴6378137.000m，短轴6356752.314，扁率1/298.257223563。 由于采用的椭球基准不一样，并且由于投影的局限性，使的全国各地并不存在一至的转换参数。对于这种转换由于量较大，有条件的话，一般都采用GPS联测已知点，应用GPS软件自动完成坐标的转换。当然若条件不许可，且有足够的重合点，也可以进行人工解算。 附： 我国常用高程系
不同坐标系之间的变换
不同坐标系之间的变换 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-
§10.6不同坐标系之间的变换 10.6.1欧勒角与旋转矩阵 对于二维直角坐标，如图所示，有： ?? ? ?????????-=??????1122cos sin sin cos y x y x θθθθ(10-8) 在三维空间直角坐标系中，具有相同原点的两坐标系间的变换一般需要在三个坐标平面上，通过三次旋转才能完成。如图所示，设旋转次序为： ①绕1OZ 旋转Z ε角，11,OY OX 旋 转至0 0,OY OX ； ②绕0 OY 旋转Y ε角 10 ,OZ OX 旋转至0 2 ,OZ OX ； ③绕2OX 旋转X ε角， 0,OZ OY 旋转至22,OZ OY 。 Z Y X εεε,,为三维空间直角坐标变换的三个旋转角，也称欧勒角，与 它相对应的旋转矩阵分别为： ???? ? ?????-=X X X X X R εεεεεcos sin 0sin cos 00 01 )(1 (10-10)
????? ?????-=Y Y Y Y Y R εεεεεcos 0sin 010sin 0cos )(2 (10-11) ???? ? ?????-=10 0cos sin 0sin cos )(3Z Z Z Z Z R εεεεε (10-12) 令 )()()(3210Z Y X R R R R εεε= (10- 13) 则有： ???? ? ?????=??????????=??????????1110111321222)()()(Z Y X R Z Y X R R R Z Y X Z Y X εεε (10-14) 代入： ???? ??? ??? +-+++--=Y X Z Y X Z X Z Y X Z X Y X Z Y X Z X Z Y X Z X Y Z Y Z Y R εεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεcos cos sin sin cos cos sin cos sin cos sin sin cos sin sin sin sin cos cos cos sin sin sin cos sin sin cos cos cos 0一般Z Y X εεε,,为微小转角，可取： sin sin sin sin sin sin sin ,sin ,sin 1cos cos cos =========Z Y Z X Y X Z Z Y Y X X Z Y X εεεεεεεεεεεεεεε 于是可化简
我国四大常用坐标系及高程坐标系
我国四大常用坐标系及高程坐标系 1、北京54坐标系(BJZ54) 北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。 新中国成立以后，我国大地测量进入了全面发展时期，在全国范围内开展了正规的，全面的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。由于当时的“一边倒”政治趋向，故我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。因此，1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。 北京54坐标系，属三心坐标系，长轴6378245m，短轴6356863，扁率1/298.3； 2、西安80坐标系 1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据，即IAG75地球椭球体。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。 西安80坐标系，属三心坐标系，长轴6378140m，短轴6356755，扁率1/298.25722101 3、WGS－84坐标系 WGS－84坐标系（WorldGeodeticSystem）是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP 赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系。这是一个国际协议地球参考系统（ITRS），是目前国际上统一采用的大地坐标系。GPS广播星历是以WGS-84坐标系为根据的。 WGS84坐标系，长轴6378137.000m，短轴6356752.314，扁率1/298.257223563。 由于采用的椭球基准不一样，并且由于投影的局限性，使的全国各地并不存在一至的转换参数。对于这种转换由于量较大，有条件的话，一般都采用GPS联测已知点，应用GPS软件自动完成坐标的转换。当然若条件不许可，且有足够的重合点，也可以进行人工解算。 4、2000国家大地坐标系 英文缩写为CGCS2000。2000国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数如下： 长半轴a=6378137m，扁率f=1/298.257222101， 地心引力常数G M=3.986004418×1014m3s-2 自转角速度ω=7.292l15×10-5rads-1 1
常用坐标系之间的关系与转换
7.5 常用坐标系之间的关系与转换 一、大地坐标系和空间大地直角坐标系及其关系 大地坐标系用大地纬度企丈地经度L 和丈地髙H 来表示点的位置°这种坐标系是经 典大地 测量甬:両用座标紊7屜据地图投影的理论,大地坐标系可以通过一定的投影转 化为投影平面上的直角坐标系，为地形测图和工程测量提供控制基础。同时，这种坐标系 还是研究地球形状和大小的 种有用坐标系°所以大地坐标系在大地测量中始终有着重要 的作用. 空间大地直角坐标系是-种以地球质心为原点购亘墮?坐标系，一般用X 、化Z 表 示点 BSSTSTT 逐碇SS 範菇飞両H 绕禎扭转冻其轨道平面随时通过 地球质心。对它们的跟踪观测也以地球质心为坐标原点，所以空间大地直角坐标系是卫星 大地测量中一种常用的基本坐标系。现今，利用卫星大地测量的手段*可以迅速地测定点 的空间大地直角坐拯，广泛应用于导航定位等空间技术。同时经过数学变换，还可求岀点 的大地坐标I 用以加强和扩展地面大地网，进行岛屿和洲际联测，使传统的大地测量方法 发生了深刻的变化，所以空间大地宜角坐标系对现今大地测量的发展’具有重要的意义。 、大地坐标系和空间大地直角坐标系的转换 如图7- 23所示’尸点的位置用空间 大地 直角坐标〔X, Y, Z)表示，其相应 的大地坐 标为(E, L)a 将该图与图？一5 上式表明了 2种基本坐标系之间的关系。 加以比较可见，图7-5中的子午椭圆平面 相 当于图7-23中的OJVP 平面.其中 PPz=Z.相 当于图7-5中的j7；OP 3相当 丫于图7-5中的 仏两平面的经度乙可视为 相同，等于"叽 于是可以直接写岀 X=jrcQsi f Y=jrsinL, Z=y 将式(7-21).式(7-20)分别代入上式, 井考虑 式(7-26)得 X=Ncos^cosZr ” Y =NcQsBsinL > (7—78) Z=N (1—护〉sin^ ； BB 7-23
地理坐标系和大地坐标系
地理坐标系VS大地坐标系 winner发表于2008年12月22日 10:32 阅读(10) 评论(0) 分类：个人日记 举报 地理坐标转换到大地坐标的过程可理解为投影。（投影：将不规则的地球曲面转换为平面）在ArcGIS中预定义了两套坐标系： 地理坐标系（Geographic coordinate system） 投影坐标系（Projected coordinate system） 1、首先理解地理坐标系（Geographic coordinate system），Geographic coordinate system直译为地理坐标系统，是以经纬度为地图的存储单位的。很明显，Geographic coordinate system是球面坐标系统。我们要将地球上的数字化信息存放到球面坐标系统上，如何进行操作呢？地球是一个不规则的椭球，如何将数据信息以科学的方法存放到椭球上？这必然要求我们找到这样的一个椭球体。这样的椭球体具有特点：可以量化计算的。具有长半轴，短半轴，偏心率。以下几行便是Krasovsky_1940椭球及其相应参数。 Spheroid: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening（扁率）: 298.300000000000010000 然而有了这个椭球体以后还不够，还需要一个大地基准面将这个椭球定位。在坐标系统描述中，可以看到有这么一行： Datum: D_Beijing_1954 表示，大地基准面是D_Beijing_1954。 有了Spheroid和Datum两个基本条件，地理坐标系统便可以使用。 完整参数： Alias: Abbreviation: Remarks: Angular Unit: Degree (0.017453292519943299) Prime Meridian（起始经度）: Greenwich (0.000000000000000000) Datum（大地基准面）: D_Beijing_1954 Spheroid（参考椭球体）: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening: 298.300000000000010000 2、接下来便是Projection coordinate system（投影坐标系统），首先看看投影坐标系统中的一些参数。
我国四大常用坐标系及高程坐标系
我国四大常用坐标系及高程坐标系 、北京坐标系() 北京坐标系为参心大地坐标系，大地上地一点可用经度、纬度和大地高定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生地坐标系. 新中国成立以后，我国大地测量进入了全面发展时期，再全国范围内开展了正规地，全面地大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系.由于当时地“一边倒”政治趋向，故我国采用了前苏联地克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为年北京坐标系.因此，年北京坐标系可以认为是前苏联年坐标系地延伸.它地原点不在北京而是在前苏联地普尔科沃. 北京坐标系，属三心坐标系，长轴，短轴，扁率； 、西安坐标系 年月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新地坐标系.为此有了年国家大地坐标系.年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐地数据，即地球椭球体.该坐标系地大地原点设在我国中部地陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约公里，故称年西安坐标系，又简称西安大地原点.基准面采用青岛大港验潮站－年确定地黄海平均海水面（即国家高程基准）. 西安坐标系，属三心坐标系，长轴，短轴，扁率 、－坐标系 －坐标系（）是一种国际上采用地地心坐标系.坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系地轴指向国际时间局（）定义地协议地极（）方向，轴指向地协议子午面和赤道地交点，轴与轴、轴垂直构成右手坐标系，称为年世界大地坐标系.这是一个国际协议地球参考系统（），是目前国际上统一采用地大地坐标系.广播星历是以坐标系为根据地. 坐标系，长轴，短轴，扁率. 由于采用地椭球基准不一样，并且由于投影地局限性，使地全国各地并不存在一至地转换参数.对于这种转换由于量较大，有条件地话，一般都采用联测已知点，应用软件自动完成坐标地转换.当然若条件不许可，且有足够地重合点，也可以进行人工解算. 、国家大地坐标系 英文缩写为.国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国地具体体现，其原点为包括海洋和大气地整个地球地质量中心.国家大地坐标系采用地地球椭球参数如下： 长半轴，扁率， 地心引力常数× 自转角速度ω× 我国常用高程系 “年黄海高程系”，是在年确定地.它是根据青岛验潮站年到年地黄海验潮资料，求出该站验潮井里横按铜丝地高度为米，所以就确定这个钢丝以下米处为黄海平均海水面.从这个平均海水面起，于年推算出青岛水准原点地高程为米. 国家高程基准其实也是黄海高程基准，只不过老地叫“年黄海高程系统”，
【知识】作为测绘人,你必须知道的几大坐标系!
【知识】作为测绘人，你必须知道的几大坐标系！ 1 北京54坐标系 中国成立以后，我国大地测量进入了全面发展时期，在全国范围内开展了正规的，全面的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。由于当时的“一边倒”政治趋向，故我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。因此，1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。自北京54坐标系统建立以来，在该坐标系内进行了许多地区的局部平差，其成果得到了广泛的应用。但是随着测绘新理论、新技术的不断发展，人们发现该坐标系存在很多缺点，为此，我国在1978年在西安召开了“全国天文大地网整体平差会议”，提出了建立属于我国自己的大地坐标系，即后来的1980西安坐标系。2西安80坐标系1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据，即IAG 75地球椭球体。该坐标系的大地原
点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里。 中华人民共和国大地原点，由主体建筑、中心标志、仪器台、投影台四部分组成。我国大地原主体建筑 主体为七层塔楼式圆顶建筑，高25.8米，半球形玻璃钢屋顶，可自动开启，以便天文观测。中心标志是原点的核心部分，用玛瑙做成，半球顶部刻有“十”字线。它被镶嵌在稳定埋入地下的花岗岩标石外露部分的中央，永久稳固保留，“十”字中心就是测量起算中心，坐标为东经108度55分，北纬34度32分，海拔417.20米。仪器台建在中心标志上方，为空心圆柱形，高21.8米，顶部供安置测量仪器用。我国大地原点32000国家大地坐标系简称为CGS2000，即China Geodetic System 2000。随着社会的进步，国民经济建设、国防建设和社会发展、科学研究等对国家大地坐标系提出了新的要求，迫切需要采用原点位于地球质量中心的坐标系统（以下简称地心坐标系）作为国家大地坐标系。采用地心坐标系，有利于采用现代空间技术对坐标系进行维护和快速更新，测定高精度大地控制点三维坐标，并提高测图工作效率。2008年3月，由国土资源部正式上报国务院《关于中国采用2000国家大地坐标系的请示》，并于2008年4月获得国务院批准。自2008年7月1日起，中国将全面启用2000国家大地坐标系。2000国家大地坐标系是全球地心坐标系
我国三大常用坐标系区别.
我国三大常用坐标系区别 我国三大常用坐标系区别（北京54、西安80和WGS－84）我国三大常用坐标系区别（北京54、西安80和WGS－84）。 1、北京54坐标系(BJZ54) 北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。 1954年北京坐标系的历史：新中国成立以后，我国大地测量进入了全面发展时期，再全国范围内开展了正规的，全面的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。由于当时的“一边倒”政治趋向，故我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。因此，1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。北京54坐标系，属三心坐标系，长轴6378245m，短轴6356863，扁率1/298.3； 2、西安80坐标系 1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据，即IAG 75地球椭球体。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。西安80坐标系，属三心坐标系，长轴6378140m，短轴6356755，扁率1/298.25722101 3、WGS－84坐标系 WGS－84坐标系（World Geodetic System）是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP 赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系。这是一个国际协议地球参考系统（ITRS），是目前国际上统一采用的大地坐标系。GPS广播星历是以WGS-84坐标系为根据的。 WGS84坐标系，长轴6378137.000m，短轴6356752.314，扁率1/298.257223563。 由于采用的椭球基准不一样，并且由于投影的局限性，使的全国各地并不存在一至的转换参数。对于这种转换由于量较大，有条件的话，一般都采用GPS联测已知点，应用GPS软件自动完成坐标的转换。当然若条件不许可，且有足够的重合点，也可以进行人工解算。