常用坐標系轉(zhuǎn)換及坐標轉(zhuǎn)換軟件

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1、常用坐標轉(zhuǎn)換方法程鵬飛中國測繪科學(xué)研究院2010年６月10日坐標系基本概念一框架間的關(guān)系與比較二軟件功能與界面五框架轉(zhuǎn)換實例六內(nèi)容常用坐標系之間的轉(zhuǎn)換三轉(zhuǎn)換模型及適用范圍四一框架間的關(guān)系與比較二軟件功能與界面五框架轉(zhuǎn)換實例六內(nèi)容常用坐標系之間的轉(zhuǎn)換三轉(zhuǎn)換模型及適用范圍四坐標系基本概念1、地球的形狀地球的大地水準面地球看做球形地球看做橢球地球為橢球大地水準面全球一致的總橢球參考橢球地心坐標系－坐標原點位于地球質(zhì)心2、地心坐標系與參心坐標系參心坐標系－坐標原點不位于地球質(zhì)心地心坐標系和參心坐標系的特點地心坐標系適合于全球用途的應(yīng)用參心坐標系適合于局部用途的應(yīng)用有利于使局部大地水準面

2、與參考橢球面符合更好保持國家坐標系的穩(wěn)定有利于坐標系的保密參心坐標系原點與軸指向由給定點定義基于國家或局部參考橢球在國家內(nèi)部進行平差參考系為水平坐標系LocalellipsoidGeoidLocalareaofinterestEastingNorthing原點地球質(zhì)量中心Z-軸地球平均旋轉(zhuǎn)軸X-軸平均格林尼治子午面,垂直于Z軸P(X,Y,Z)格林尼治平均旋轉(zhuǎn)軸平均赤道面O平均格林尼治子午面地心坐標系全球橢球大地水準面WGS-84坐標系3、常用坐標系國際地球參考框架(ITRF)1954年北京坐標系1980西安坐標系新1954北京坐標系2000國家大地坐標系我國大地基準參心坐標系地

3、心坐標系存在的問題：（1）橢球參數(shù)有較大誤差。（2）參考橢球面與我國大地水準面存在著自西向東明顯的系統(tǒng)性傾斜。（3）幾何大地測量和物理大地測量應(yīng)用的參考面不統(tǒng)一。（4）定向不明確。3.11954年北京坐標系1.1954年北京坐標系（BJ54舊）坐標原點：前蘇聯(lián)的普爾科沃。參考橢球：克拉索夫斯基橢球。平差方法：分區(qū)分期局部平差。坐標原點：陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)。參考橢球：1975年國際橢球。平差方法：天文大地網(wǎng)整體平差。3.21980年國家大地坐標系（GDZ80）特點：（1）采用1975年國際橢球。（2）橢球面同似大地水準面在我國境內(nèi)最為密合，是多點定位。（3）定向明確。（4）大地原

4、點地處我國中部。（5）大地高程基準采用1956年黃海高程。新1954年北京坐標系（BJ54新）是由1980國家大地坐標（GDZ80）轉(zhuǎn)換得來的。坐標原點：陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)。參考橢球：克拉索夫斯基橢球。平差方法：天文大地網(wǎng)整體平差。3.3新1954年北京坐標系（BJ54新）BJ54新的特點：（1）采用克拉索夫斯基橢球。（2）是綜合GDZ80和BJ54舊建立起來的參心坐標系。3.3新1954年北京坐標系（BJ54新）（3）采用多點定位。但橢球面與大地水準面在我國境內(nèi)不是最佳擬合。（4）定向明確。（5）大地原點與GDZ80相同，但大地起算數(shù)據(jù)不同。（6）大地高程基準采用1956年黃

5、海高程。（7）與BJ54舊相比，所采用的橢球參數(shù)相同，其定位相近，但定向不同。（8）BJ54舊與BJ54新無全國統(tǒng)一的轉(zhuǎn)換參數(shù)，只能進行局部轉(zhuǎn)換。WGS-84橢球及其有關(guān)常數(shù)：WGS-84采用的橢球是國際大地測量與地球物理聯(lián)合會第17屆大會大地測量常數(shù)推薦值，其四個基本參數(shù)3.4WGS-84坐標系WGS-84的定義：原點在地球質(zhì)心Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)定地球極（CTP）方向X軸指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交點Y軸和Z、X軸構(gòu)成右手坐標系.它是一個地固坐標系。長半徑：a=6378137±2（m）；地球引力常數(shù)：GM=3986005×108m3s-2

6、±0.6×108m3s-2；正?；A帶諧系數(shù)：C20=-484.16685×10-6±1.3×10-9；J2=108263×10-8地球自轉(zhuǎn)角速度：ω=7292115×10-11rads-1±0.150×10-11rads-13.4WGS-84坐標系國務(wù)院批準，2008年7月1日起正式實施地心坐標系，原點為包括海洋和大氣的整個地球的質(zhì)量中心Z軸由原點指向歷元2000.0的地球參考極的方向X軸由原點指向格林尼治參考子午線與地球赤道面（歷元2000.0）的交點,該歷元的指向由國際時間局給定的歷元1984.0推算得到Y(jié)軸與Z軸、X軸構(gòu)成右手正交坐標系。2000國家大地坐標系采用的地

7、球橢球的參數(shù)為：長半軸a=6378137m，扁率f=1/298.2572221013.52000國家大地坐標系3.6獨立坐標系統(tǒng)大多數(shù)建立在上個世紀五六十年代控制網(wǎng)普遍采用傳統(tǒng)的三角導(dǎo)線測量方法布測以城市或測區(qū)中心設(shè)立中央子午線，為了滿足每公里長度變形小于2.5厘米限差要求；基于2000國家大地坐標系建立的獨立坐標系統(tǒng)，稱為2000獨立坐標系。建立方法與常用獨立坐標系建立方法基本相同。3.7坐標系各參數(shù)比較坐標系統(tǒng)坐標系類型橢球a長半軸（米）扁率1954年北京坐標系參心坐標系克拉索夫斯基63