国家坐标系与地方独立坐标系坐标转换方法与计算

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1、 分类号：分类号： P221P221 20142014 年毕业论文年毕业论文 题题 目：目：国家坐标系与地方独立坐标系坐标国家坐标系与地方独立坐标系坐标 转换方法与计算转换方法与计算 作作 者者 姓姓 名：名： 丁丁 可可 学学 号：号： 20121091052012109105 系系( (院院) )、专业：、专业：地球科学与工程学院、测绘工程地球科学与工程学院、测绘工程 指导教师姓名：指导教师姓名： 徐徐 长长 海海 指导教师职称：指导教师职称： 助助 教教 20142014 年年 5 5 月月 4 4 日日 CLC：P221 The 2013 session of the undergra

2、duate thesis Title: National coordinate system transformation method and local independent coordinate system and calculated For name： Ding Ke Student ID： 2012109105 Department：School of Earth Science and Mapping Engineering Name of instructor： Xu Chang Hai Instructor titles： Teaching Assistant May 5

3、, 20 宿州学院毕业论文（设计） 摘要 国家坐标系与地方独立坐标系坐标转换方法与计算国家坐标系与地方独立坐标系坐标转换方法与计算 丁可 （地球科学与工程学院 12 测绘工程专升本 234000） 摘 要 随着我国经济的发展的突飞猛进，对测量精度要求的建设也越来越高，就是以 便满足实际运行要求。但在一些城市或大型工程建设中可能刚好在两个投影带的交 界处，布设控制网时如果按照标准的 3 度或者 1.5 度带投影，投影变形会非常大， 给施工作业带来不便，此时需要建立地方独立坐标系。认识国家坐标系的转换和地 方独立坐标系统有一定的现实意义，如何实现两者的换算，一直是关注的工程建设 中的热点问题。因此

4、，完成工程测量领域国家坐标定位成果与地方独立坐标成果的 转换问题，以适应城市化和实际工程的需要。 关键词：关键词：国家坐标；独立坐标；坐标转换 宿州学院毕业论文（设计） 英文摘要 Abstract With the rapid development of the economic development of China, more and more is also high on construction of measurement accuracy, is in order to meet the operation requirements. But in some cities o

5、r large engineering construction may be just on the border of two projection zone, setting control network if according to the standard of 3 degrees 1.5 degrees or with projection, projective deformation will be very big, to inconvenience construction work, the need to establish local independent co

6、ordinate system. Meet national coordinate system transformation and the local independent coordinate system has certain practical significance, how to realize the conversion of the two, has been a hotspot problem in engineering construction. Therefore, complete engineering field state coordinates me

7、asurement results and achievements of local independent coordinate transformation problem, to meet the needs of the urbanization and the actual engineering. Key words: The state coordinates; Independent coordinates; Coordinate transformation 宿州学院毕业论文（设计） 目录 目目 录录 1 绪绪 论论1 1.1 论文的背景和意义1 1.2 论文的主要内容2

8、1.3 论文的解决思路和方法2 2 建立独立坐标系的方法建立独立坐标系的方法3 2.1 常用坐标系统的介绍3 2.2 确定独立坐标系的三大要素9 2.3 减少长度变形的方法10 2.4 建立独立坐标系的意义12 3 国家坐标系与地方坐标系的坐标转换国家坐标系与地方坐标系的坐标转换13 3.1 常用坐标系的坐标转换模型13 3.2 投影面与中央子午线及椭球参数的确定15 3.3 国家坐标与地方坐标的转换思路15 4 算例分析算例分析18 结结 论论21 参考文献参考文献22 致致 谢谢23 宿州学院毕业论文（设计） 绪论 1 1 绪绪 论论 1.1 论文的背景和意义论文的背景和意义 随着社会的经

9、济快速发展，尤其是近十多年来空间测量技术突飞猛进，得到了 长足的发展，其精度也大幅提高。从测量的发展史来看，从简单到复杂，从人工操 作到测量自动化、一体化，从常规精度测量到高精度测量，促使大地坐标系有参心 坐标系到大地坐标系的转化和应用。大地测量工作已有传统的二维平面坐标向三位 立体空间坐标转化，逐步形成四维空间坐标系统。 在测绘中，地方独立坐标系和国家坐标系为平面坐标系的两种坐标系统。对于 工程测量和城市建设过程，建设区域不可能都有合适的投影子午线，势必可能有所 差异，这样一来作业区域的高程和坐标或者是工程关键区域的高程和坐标能够与国 家大地基准的参考椭球有较大的出入，在这种情况下，根据不同

10、的投影区国家坐标 系统，可能就会出现投影变形导致严重错误。建立地方独立坐标系统来降低高程归 化影响和是归化投影变形，误差控制在一个小范围的数据计算和实际大致相符，不 需要任何修改，从而可以满足工程建设和实际应用。 就当前而言，测量工作重要的触及应用三种常用的大地坐标系统，即为地方独 立坐标系，地心坐标系，参心坐标系 1。地心坐标系：以地球质心为根据建立的坐 标系，包括 CGCS2000 国家大地坐标系，GPS 平差后的 WGS-84 坐标系等。参心坐标 系：参心坐标系是以参考椭球为基准的大地坐标系，包括 54 北京坐标系和 80 西安 坐标系等。独立坐标系：以自己情况而定的独立坐标，采用新椭球

11、，投影到高斯平 面上，计算参数，在结合相关数据解算得到，如城市建设坐标系。它们统称为地固 坐标系统。有机结合在一起对于整个坐标系统来说具有很大的应用价值，解决了实 际生活中各种的工程测量问题，如土地申报工程，矿产调查工程，全国土地调查工 程等等。根据现在的经济建设情况，我们应该结合实际，展开建立国家大地坐标与 地方独立坐标的研究工作是非常必要的。这一点也是目前需要解决的问题。 为了更方面的需求和发展，也使得更好地创建国家坐标系与地方独立坐标系的 关系。在这里引入了”GPS 坐标”这个概念。在这里我们用以工程测量，成为大型 工程建设控制网和城建控制网的主要手段。基以 GPS 坐标系建立的精度高的

12、独立坐 标系，将方便于 GPS 较高精确的、高效的获取城建坐标和高程需求，有利于 GPS 与 GIS 的有机结合，进一步提升城市的综合能力，加速城市的现代化建设，对工程建 设具有巨大的辅助作用2。根据 GPS 坐标系建立的地方独立坐标系是未来的希望。 宿州学院毕业论文（设计） 绪论 2 1.2 论文的主要内容论文的主要内容 本论文在国家坐标系（1980 国家坐标系）的特点和技术要求和地方独立坐标 系统，有以下几种类型的研究工作： 1.简要阐述独立坐标系的工程意义，系统的介绍独立坐标系的建立方法，进而 分析影响独立坐标系的关键因素，对现有的国家坐标系进行介绍； 2. 分析坐标转换模型的原理，对高

13、斯正行投影进行了详细阐述，对转换参数的 求解方法进行了总结和说明，提出减少测量控制网引起变形的方法； 3. 研究了独立坐标系和国家坐标系相互转换的原理和方法，和影响坐标转换的 因素进而系统分析，在此简要说明了国家坐标系和地方坐标系转换的核心公式； 4. 根据工程实例，结合试算分析，验证转换模型。 1.3 论文的解决思路和论文的解决思路和方法方法 对于在三维空间中，不同的坐标系统所表示的同样一点会根据选取不同坐标系 就出现不同的坐标点。例如在我国，在有关测绘工程中主要采用 1980 年国家大地坐 标系、1954 年北京坐标系以及地方独立坐标系。以及各个坐标系相互转换和计算， 以满足建设应用和实际

14、要求。 国家坐标系统和地方独立坐标系统两者之间的转换主要取决于三方面因素：投 影面，中央子午线，还有地方椭球参数的计算。追其本质都是不同空间直角坐标系 的计算与转换。一般需要转换参数，和相应的转换模型。针对参数和模型应根据具 体情形而定5。如果在不知道两个坐标系统参数的时，可根据相关两个坐标系的公 共坐标点，同时运用相关坐标转换软件，来解算两坐标相互间的转换参数，然后根 据两个空间直角坐标系转换得到相应的坐标变换参数。根据不同程度所产生的误差， 得进而用平差处理，以此来减小误差，最终满足精确的要求。 宿州学院毕业论文（设计） 建立独立坐标系的方法 3 2 建立独立坐标系的方法建立独立坐标系的方

15、法 2.1 常用坐标系统的介绍常用坐标系统的介绍 地面上同一点的位置，可以用各种不同的坐标系统来表示。就目前而言，世界 上存在着许多不同的坐标系统。但总体上可以确分为两大类别：球面坐标系统和直 角坐标系统，最常用的坐标系有参心坐标系、地心坐标系。 如下图（2-1）所示，国家坐标系是一种参心坐标系。 图图 2-12-1 常用坐标系示意图常用坐标系示意图 1. WGS-84 坐标系 宿州学院毕业论文（设计） 建立独立坐标系的方法 4 WGS-84 几何定义是11: 1984 年美国国防部世界大地坐标系 WGS-84 是一个协 议参考系（CTS）WGS-84 坐标系如图 2-2 所示： 图图 2-22-2 WGS