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。

2)大地坐标系

亦称为地理坐标系，其采用大地经纬度、大地高来描述空间位置。大地经度L是指P点的参考椭球子午面与起始子午面所构成的二面角，由起始子午面起算，向东为正，称为东经（0~180），向西为负，称为西经（0~180）；大地纬度B是经过该点作椭球面的法线与赤道面的夹角，由赤道面起算，向北为正，称为北纬（0~90），向南为负，称为南纬（0~90）；大地高H是地面点沿椭球的法线到椭球面的距离。大地坐标系也可以由坐标原点所处位置为参考椭球中心还是地球中心分为有参心大地坐标系和地心大地坐标系之分。

3)大地坐标系与空间直角坐标系的转换

如图所知，任一地面点A，在同一参考椭球上的坐标，均可表示为（X,Y,Z）或(B,L,H)。故这两种坐标的换算关系为：

式中，N为椭球的卯酉圈曲率半径；(B,L,H)为该点大地坐标；e为椭球的第一偏心率。

当由空间直角坐标转换为大地坐标时，通常可用

式中，

1．地心坐标系

地心坐标系是在大地体内建立的O-XYZ坐标系。它是以地球质量中心为原点的坐标系，其椭球中心与地球质心重合，且椭球定位与全球大地水准面最为密合。通常用两种表现形式，即x，y，z为其坐标元素的地心空间直角坐标系和以B，L，H为其坐标元素的地心大地坐标系。

地心大地坐标系亦称为地理坐标系，是大地测量中以地球椭球赤道面和大地起始子午面为起算面并依参考椭球面为基准面建立起来的坐标系。它是大地测量的基本坐标系，用大地经度L、大地纬度B和大地高度H来表示其地面点的空间位置。其中大地经度L表示的是空间一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；大地纬度B表示的是空间一点与参考椭球面的法线与赤道面的夹角；大地高度H表示的是空间一点沿参考椭球的法线方向到参考椭球面的距离。地心大地坐标系与某一地球椭球元素有关，一般要求是一个和全球大地水准面最为密合的椭球。全球密合椭球的中心一般可认为与地球的质心重合，所以地心大地坐标系的一个明显特征是该坐标系所对应的与地球最密合的椭球的中心位于地球质心，其短轴一般指向国际协议原点(CIO)。地心空间直角坐标系的定义为原点0与地球质心重合，Z轴指向

地球北极，X轴指向格林尼治子午面与地球赤道的交点E，Y轴垂直于XOZ平面并与XZ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。地心空间直角坐标系与地心大地坐标系相对应的。其转换如上节。

建立一个地心坐标系，需要满足以下三个条件：‘

(1)确定地球椭圆体：它的大小a和形状f要同大地球体最佳吻合。

(2)地心的定位和定向：坐标系原点位于地球(含海洋和大气)的质心；定向为国际时间局(BIH)测定的某一历元的协议地极(CTP)和零子午线，称为地球定向参数EOP，如BIHl984.0是指Z轴和X轴指向分别为BIH 历元1984．0年的CTP和零子午线；定向随时间的演变满足地壳无整体运动的约束条件。

(3)采用广义相对论下某一局部地球框架内的尺度作为测量长度的尺度。

1.1常用地心坐标系

1.1.1全球大地系统(WGS-84)

WGS84，即Word Geodetic System Of 1984的简称。此大地坐标系是由初始的大地坐标系WGS60一直发展，并且在随后的WGS66、WGS72的基础上不断改进而形成的。它是由一个全球地心参考框架和一组相应的模型(包括地球重力场模型EGM)和WGS大地水准面(WGS-84 Geoid)所组成的测量参照系。WGS84大地坐标系是现有应用于大地测量和导航的最好的全球大地参考系。WGS-84是一个协议地球参照系，为地心地固右手正交地标系，其几何定义：

1)坐标原点为地球质心；

2)Z轴指向的是由国际事件局(BIH)1984年0时定义的BIHl984．0协议地球极(CTP)方向，与IERS参考极指向相同：

3)X轴指向的是IERS参考子午线(IRM-IERS Reference Meridian)与过原点且垂直于Z轴平面的交点，并且IRM 与1984．0历元的BIH零子午线一致；

4)Y轴垂直于XMZ平面，且与Z，X轴构成右手坐标系。

WGS一84坐标系采用的椭球，称为WGS-84椭球，其常数位国际大地测量学(international association of geodesy，IAG)-与地球物理联合会(international union dgeodesy and geophysics，IUGG)第17届大会的推荐值，4个基本参数为：

长半径a=6378137±2m；

地球(含大气层)引力常数GM=(39686005X 103±0．6×108)m3／s～；

正常二阶代带谐系数c，。一484．16685×1旷±0．6×10-6：

地球自转角速度w =(72921 15×lO-¨±0．1500X 10-11)rad／s。

1.1.2我国国家大地坐标系（CGC2000）

2000中国大地坐标系(China Geodetic Coordinate System 2000, CGCS2000)，国人称之为2000国家大地坐标系。CGCS2000通过2000国家GPS大地网的点在历元2000.0的坐标和速度具体体现，属于区域性的地心框架坐标系统。作为一个现代地球参考系，它符合国际地球参考系(ITRS)的下列条件：（1）它是地心的，地心被定义为包括海洋和大气的整个地球的质量中心；

（2）长度单位是米(SI)。这一尺度同地心局部框架的TCG(地心坐标时)时间坐标一致，由适当的相对论模型化得到；

（3）它的定向初始由在1984.0 国际时间局(BIH)的定向给定；

（4）定向的时间演变由整个地球上水平构造运动无净旋转条件保证。

CGCS2000为右手地固正交坐标系，其原点和轴向的定义是：原点在地球的质量中心；Z轴经过国际时间局给定的历元1984．O的初始指向进行推算得到的历元2000.0的IERS参考极(IRP)方向，并且由相对于地壳不产生残余的全球旋转来保证定向的时间演化；X轴是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、X轴构成右手正交坐标系。

CGCS2000 的参考椭球为一旋转椭球，其几何中心与坐标系的原点重合，其旋转轴与坐标系的轴一致。参考椭球面在几何上代表地球表面的数学形状。CGCS2000 的参考椭球在物理上代表一个等位椭球(水准椭球)，其椭球面是地球正常重力位的位面。

参考椭球的4 个常数见表2.1：

表2.1 CGCS2000 参考椭球4个常数值

这里a、f 采用的是GRS80值，GM、ω采用的是IERS 推荐值。

其它参数见表2.2:

表2.2 CGCS2000 参考椭球参数值

2.参心坐标系

各个国家为了研究局部地球表面的形状，在处理大量观测成果、计算地面控制网的坐标、测绘地图和进行工程建设时，需要选取一个局部区域的大地水准面最为密合的参考椭球面作为基准参考面，选取一个参考点作为起算点(或称为大地原点)，并且利用大地原点的天文观测资料，来确定参考椭球在地球内部的位置和方位。但由此所确定的参考椭球位置，其中心一般不会与地球质心相重合。这种原点位于地球质心附近的坐标系，称为地球参心坐标系，或者简称为参心坐标系。由于参考椭球的中心一般和地球质心不一致，因而参心坐标系又称非地心坐标系、局部坐标系或相对坐标系。通常可以分为：以X，Y，Z为其坐标元素的参心空间直角坐标系和以B，L，H为其坐标元素参心大地坐标系。其中原点O为参考椭球的几何中心，X 轴与赤道面和首子午面的交线重合，向东为正。Z 轴与旋转椭球的短轴重合，向北为正。Y 轴与XZ 平面垂直构成右手系。

建立一个参心坐标系，包含了以下几个内容：(1)确定椭球的形状和大小；(2)确定椭球的中心位置，简称定位；(3)确定以椭球中心为原点的空间直角坐标系坐标轴的指向，简称定向：(4)确定大地原点。

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常用参心坐标系

2.1.1.1954年北京坐标系

属参心坐标系；

采用克拉索夫斯基椭球参数，具体数值见表2.3：

表2.3 1954年北京坐标系采用椭球参数

大地原点是苏联的普尔科沃天文台；

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；

1954 年北京坐标系提供的大地点成果是局部平差成果[5]。

20世纪50年代以来，大地测量进入了全面发展阶段，我国开展了全国范围的正规和全面的大地测量。鉴于当时的历史条件，我国采用克拉索夫斯基椭球参数(a．6378 245m，f．1／298．3)，并且同苏联的大地网相连接，将苏联1942年普尔科沃坐标系延伸到我国，通过计算建立了我国大地坐标系，命名为1954北

京坐标系。

1954北京坐标系和苏联1942年普尔科沃坐标系存在着一定的关系，它们的椭球参数和大地原点一致，但又不完全相同。例如：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，并且以苏联1955年大地水准面重新平差结果为起算值，按照我国的天文水准路线推算出其高程异常。。

由于当时条件的限制，1954北京坐标系存在许多的缺点，主要表现在以下几个方面：

1)克拉索夫斯基椭球参数不包含地球物理特性参数，与现代精确的椭球参数

之间的差异较大，常给理论研究和实际工作的开展带来了诸多不便；

2)几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一：

3)参考椭球面与我国大地水准面存在着西高东低的系统性倾斜，如：东部地区的高程异常达60m，最大达到67m；

4)该坐标系的大地点坐标没有进行全国统一的平差，只是通过局部分区平差获得的，这就导致了不同区域之间存在着较大的空隙；如同一个点在不同区中的坐标差值达到了l-2m，不同区的尺度差异也很大；由于坐标传递是从东北到西北和西南，因此存在着明显的坐标积累误差；

5)椭球定向十分不明确，椭球的短半轴既不指向国际通用CIO极，也不指向目前我国使用的JYD极。

几十年来，我国按照1954北京坐标系完成了大量的测绘工作，并在该坐标系下，实施了天文大地网的局部平差，通过高斯一吕克格投影，得到点的平面坐标，测得了各种比例尺的地形图。1954北京坐标系为当时我国的国家经济建设的各个领域中发挥了巨大的作用。

2.1.2. 1980年西安坐标系

属参心大地坐标系。采用既含几何参数又含物理参数的4 个椭球基本参数。数值采

用1975 年国际大地测量与地球物理联合会第16 届大会的推荐值，具体数值见表。

表2.4 1980西安坐标系采用椭球参数

根据以上4 个地球椭球基本参数可进一步求出其他参数，见表

表2.5 1980西安坐标系采用椭球推导参数

大地原点在我国中部地区，推算坐标的精度比较均匀，位于陕西省泾阳县永乐镇，

在西安市以北60km，可简称西安原点。大地经纬度的概略值是:

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；

1980 西安大地坐标系严格按照投影法进行观测数据归算，全国统一进行整体平差，消除了分区局部平差不合理的控制影响，提高了平面结果精度。

1980 西安坐标系是在1954 年北京坐标系基础上对天文大地网进行整体平差后建立的。大地原点在西

安市泾阳县永乐镇。椭球参数采用的是国际大地测量与地球物理学联合会（IUGG）1975 年推荐的椭球参数。该坐标系采用的地球椭球基本参数包括几何参数和物理参数共计4 个。

椭球定位和定向的条件是：

（1）椭球短轴平行于地球自转轴（由地球质心指向1968.0JYD 地极原点方向）。

（2）起始子午面平行于格林尼治平均天文子午面。

（3）椭球面同似大地水准面在我国境内最密合。

为满足条件3，我国通过多点定位，在我国按1°×1°间隔，均匀选取922 个点，组

成弧度测量方程，按高程异常平方和最小原则确定大地原点的垂线偏差和高程异常。

（4）该作标系的高程以1956 年青岛验潮站求出的黄海平均海面为基准。

随着测绘理论和技术的不断发展，人们发现1954北京坐标系存在的问题，为了解决这些问题，1978年4月我国决定建立新的国家大地坐标系，采用新的椭球元素并进行新的定位，并进行了全国范围的天文大地网的整体平差，将这个坐标系命名为1980西安大地坐标系。其大地原点位于我国陕西省泾阳县永乐镇，在西安以北60公里处，简称西安原点。1980西安大地坐标系属于参心坐标系，其椭球参数采用的是1975年国际大地测量协会与地理物理联合会第十六届大会的推荐值，其基本参数如下：

椭球长半径：a=6378140m；

重力场二阶带谐系数：^=1．08263 X 10一；

地心引力常数：GM=3．986005X 10“m3／s2；

地球自转速度：F7．292115×10’rad／s

有以上四个参数可以求出：

扁f=I／298．257

椭球定位是按照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。

在1954北京坐标系的基础上，综合利用天文、大地和重力测量成果，按照多点定位的方法建立了1980西安坐标系。与1954明北京坐标系相比，1980西安坐标系存在着以下几点优点[20]：

1)理论严密，定义明确，坐标原点位于我国中部的陕西省，有效的减少了坐标传递误差：

2)它所采用的椭球参数是有利于实际应用及理论研究的现代精确的地球椭球参数，；

3)椭球面同似大地水准面在我国境内最密合，全国范围内的平均差值为lOm；为满足这个条件，我国通过多点定位，在我国按1。×1。间隔，均匀选取922个点，组成弧度测量方程，按高程异常平方和最小原则确定大地原点的垂线偏差和高程异常；

4)椭球短半轴椭球短轴平行于地球自转轴，指向明确，指向的是JYD1968．on极原点方向，；

5)通过全国天文大地网的整体平差，点位精度较高。但是，1980西安坐标系仍然存在以下几个问题[2l】：1)它依旧是一个二维系统，在1980西安坐标系中，三维空间中的物体位置也只能表现为二维坐标形式，这样的表现形式不够直观；

2)椭球定位是按照局部最优原则确定的，没有考虑到我国广阔的海洋区域相关因素；

3)1980西安坐标系所采用的IAG 75椭球与国际上推荐的比较精确的参考椭球GRS 80的长半轴相差约有3 m，这将会对测量的结果产生系统性影响；

4)国际上目前推荐的椭球短半轴指向(B IH 1984．0)，而其椭球短半轴指向JYD 1968．0，两者间仍然存在差异。

2．1．3 新1954北京坐标系

由于原1954北京坐标系采用的是分区局部平差，1980西安坐标系采用的是整体平差，也就是说，它们所采用的椭球参数和椭球定位都不同，因此在这两个坐标系中的大地控制点的坐标存在着较大的差异，最大差

值达到lOOm以上，从而引起成成果换算的不便和地形图图廓和方格网位置的变化。加上当时的生产部

门和单位大部分的测绘成果大部分是依据1954年北京坐标下而产生的，所以作为一种过渡，形成了一个所谓“新1954北京坐标系"。

新1954北京坐标系是采用多点定位，并将1980西安坐标系的三个定位参数平移到克拉索夫斯基椭球中心而建立起来的，但其椭球面与大地水准面在我国境内不是最佳密合。它的大地原点就是西安原点，长半轴与扁率选取的是克拉索夫斯基椭球几何参数。与1980西安坐标系比较，它们的定位和定向相同，但各自的大地起算数据不同；与1954北京坐标系相比，它们所采用的椭球参数相同，定位相近，但定向不同。1954北京坐标系是局部平差，而新1954北京坐标系是基于1980西安坐标系整体平差结果的转换值。也就是说，新1954北京坐标系与1954北京坐标系之间并没有全国范围内统一的转换参数，因此只能进行局部转换[231。

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

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。

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。

RTK测量中如何建立独立坐标系的

RTK测量中独立坐标系的建立 向垂规 （红河州水利水电勘察设计研究院） 摘要：介绍GPS-RTK测量中WGS-84大地坐标系与独立坐标系转换的方法及南方测绘工程之星数据处理中坐标转换的方法，同时结合工程实例予以验证。关键词：GPS-RTK测量；WGS-84大地坐标系；独立坐标系；坐标转换 1 引言 在水利工程测量中，多数情况下工程所处位置地形复杂，交通不便，通视条件较差，采用以经纬仪、全站仪测量为代表的常规测量常常效率低下。随着GPS-RTK测量系统的使用，由于它具有观测速度快，定位精度高，经济效益高等特点，现在我院多数水利工程测量都是采用RTK测量技术来完成。对于GPS-RTK系统来说，由于它采用的是WGS-84固心坐标系，而在实际工程应用中，由于顾及长度变形、高程异常等影响而采用独立坐标系，这就需要将RTK 测量采集的数据在两坐标系中进行转换。 2 国家坐标系及独立坐标系的建立 2.1 国家坐标系的建立 在我国，由于历史原因先后采用不同的参考椭球体和大地起算数据而形成多个国家坐标系，主要国家坐标系有1954北京坐标系、1980西安坐标系、2000国家坐标系和WGS-84坐标系。前两个是参心坐标系，后两个是固心坐标系。由于他们采用不同的椭球体参数，所以地面上同一个点在不同的坐标系中有不同的坐标值。 国家坐标系的主要作用是在全国建立一个统一的平面和高程基准，为发展国民经济、空间技术及国防建设提供技术支撑，也为防灾、减灾、环境监测及当代地球科学研究提供基础资料。 2.2 独立坐标系的建立

在工程应用中，由于起算数据收集困难、测区远离中央子午线及满足特殊要求等诸多原因，如在水利工程测量中，常要测定或放样水工建筑物的精确位置，要计算料场的土石方贮量和水库的库容。规范要求投影长度变形不大于一定的值（如《工程测量规范》为2.5cm/km,《水利水电工程测量规范（规范设计阶段）》为5.0cm/km）。如果采用国家坐标系统在许多情况下（如高海拔地区、离中央子午线较远地方等）不能满足这一要求，这就要求建立地方独立坐标系。 在常规测量中，这种独立坐标系只是一种高斯平面直角坐标系，而在采用GPS-RTK采集数据时，独立坐标系就是一种不同于国家坐标系的参心坐标系。 跟国家坐标系一样，建立独立坐标要确定的主要元素有：坐标系的起算数据、中央子午线、参考椭球体参数及投影面高程等。对于起算数据，可以采用国家坐标系的坐标和方位角或任意假设坐标和方位角。在RTK测量中，我们常采用基线的某一端点的单点定位解作为起点，然后以另一点定向，用测距仪测出基线边长，经改正后算出基线端点的坐标；中央子午线常采用测区中央的子午线；投影面常采用测区的平均高程面。参考椭球体一般是基于原来的参考椭球体做某种改动，使改变后的参考椭球面与投影面拟合最好，投影变形可以减到最小，也便于与国家坐标系统进行换算。 3 坐标系的转换 GPS-RTK接收机采集的坐标数据是基于WGS-84椭球下的大地坐标，而我们经常使用的独立坐标系是基于某种局部椭球体下的平面直角坐标，这两种坐标是不同坐标基准下的两种表现形式。利用WGS-84下的大地坐标来推求独立坐标系中的平面直角坐标，必然要求得两坐标系之间转换参数。求取转换参数的基本思路是利用两坐标系中必要个数的公共点，根据相应的椭球参数及中央子午线采用最小二乘法严密平差解算转换参数，具体操作是由转换模型把不同坐标基准下的坐标转换为同基准下的不同坐标形式，再进行同基准下不同坐标形式的转换，

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

坐标系向国家大地坐标系的转换完整版

坐标系向国家大地坐标 系的转换 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

北京54坐标系向国家2000大地坐标系的转换 摘要：2000国家坐标系统提高了测量的绝对精度，并且可以快速获取精确的三维地心坐标，能够提供高精度、地心、实用、统一的大地坐标系，自此以后的测量成果要求坐标系统采用2000国家大地坐标系，本文就北京54坐标系和2000国家大地坐标系原理和转换方法进行简单的分析。 1引言大地坐标系是地球空间框架的重要基础，是表征地球空间实体位置的三维参考基准，科学地定义和采用国家大地坐标系将会对航空航天、对地观测、导航定位、地震监测、地球物理勘探、地学研究等许多领域产生重大影响。建立大地坐标框架，是测量科技的精华，与空间导航乃至与经济、社会和军事活动均有密切关系，它是适应一定社会、经济和科技发展需要和发展水平的历史产物。过去受科技水平的限制，人们不得不使用经典大地测量技术建立局部大地坐标系，它的基本特点是非地心的、二维使用的。采用地心坐标系，即以地球质量中心为原点的坐标系统，是国际测量界的总趋势，世界上许多发达和中等发达国家和地区多年前就开始采用地心坐标系，如美国、加拿大、欧洲、墨西哥、澳大利亚、新西兰、日本、韩国等。我国也于2008年7月开始启用新的国家大地坐标系—2000国家大地坐标系。 2北京54系我国北京54坐标系是采用前苏联的克拉索夫斯基椭球参数（长轴6378245ra，短轴635686m，扁率1/298．3），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。其坐标的原点不在北京，而是在前苏联的普尔科沃。

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

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

国家大地坐标系

空间基准：2000国家大地坐标系（C G C S2000） 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 地心引力常数×1014m3s-2 自转角速度ω＝7.292l15×10-5rads-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。

心 长半轴6378245m6378140m6378137m 扁率1/298.31/298.2571/298. 2000系：CGCS2000，6378137.0， 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 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，其坐标精度为毫米级。 （2）2000国家GPS大地控制网除了CORS站以外的所有站。2000国家GPS大地控制网提供的地心坐标的精度平均优于±3 cm。 （3）2000国家大地坐标系下天文大地网成果,地心坐标的精度平均为±10cm。 2000国家GPS大地控制网 共2542个点,包括: 国家测绘局GPSA、B级网, 总参测绘局GPS一、二级网 中国地震局、总参测绘局、中国科学院、国家测绘局共建的中国地壳运动观测网 还有其他地壳形变GPS监测网等 由国内2542个GPS点（其中CORS站25个）参加了2000国家GPS大地控制网的数据处理 参考框架为ITRF97，参考历元为2000.0 处理后网点相对精度优于10-7 地心坐标的精度平均优于±3cm。 国家测绘局GPSA、B级网

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

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”，