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1、毕业设计设计题目 坐标转换参数求取及坐标转换程序设计 学生 威 指导教师 杜继亮 专 业 测绘工程 班 级 测绘12-2班 填写日期 2016/4/6 矿业工程学院摘 要坐标系统是测量工作中定位的基础，坐标系统有多种形式和基准，由于各测量工作目的不同，所选用的坐标基准也会不同，根据不同的工作要求需要将不同的坐标系下的坐标进行相互转换。在这些坐标转换的过程中会用到很多坐标转换模型，但是坐标系转换模型过于复杂手算非常困难。本设计为了方便施工时遇到的坐标转换问题，设计利用Visual Basic 6.0编程语言编写程序，用来实现坐标系统之间的转换以及转换参数的求解，例如:坐标与空间直角坐标的相互转换
2、、高斯投影正反算、二维坐标转换与四参数计算、三维坐标转换与七参数转换、同参考基准下的坐标换带计算，以及坐标数据的批量处理。关键字：坐标系统，转换模型，坐标转换，程序设计AbstractThe base of coordinate system in surveying work. there are many forms and benchmarks in the coordinate system. However, in general engineering, the control point and coordinate. System are the same. So It is
3、necessary to transform the control point. coordinate during the construction process. Due to different purposes of each measurement and the selected. different coordinate references, there will be many different coordinate systems. Coordinate systems used in the measurement work are as follows: WGS-
4、84 World Geodetic System, China Geodetic Coordinate System 2000, National Geodetic Coordinate System 1980, Beijing coordinate system 1954 and Local Coordinate System. There are space rectangular coordinate, geodetic coordinate and plane coordinate in the way of the reference in the same coordinate.
5、According to the requirements of different tasks, we need to convert coordinates under the different coordinate systems. On condition that the coordinates of the reference standard can be obtained. the normal construction work can be done. A lot of coordinate transformation models are used in the pr
6、ocess of the coordinate transformation. But the coordinate transformation model is very complex and difficult. Nowadays the conversion formula is suitable for the computerization whose language is easy to learn. So in the design I make use of Visual Basic 6 programming language to realize the transf
7、ormation between the coordinate system and transformation parameters.Key words : coordinate systems transformation model coordinate transform programming目录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1研究背景和意义11.2国外研究现状11.3研究的主要容21.4程序设计思路方法2第2章 坐标理论和知识32.1地球椭球32.2基准32.3测量常用坐标系42.3.1坐标系42.3.2空间直角坐标系42.3.3平面坐标系52.3.4地方独立坐标
8、系52.4我国常用坐标系62.4.1 1954年坐标系62.4.2 1980国家坐标系62.4.3 WGS-84世界坐标系62.4.4 2000国家坐标系7第3章 坐标转换程序设计83.1坐标系与空间直角坐标系的转换93.1.1坐标转换成空间直角坐标93.1.2空间直角坐标转成换坐标103.2高斯平面坐标与坐标的转换133.2.1 高斯正算133.2.2 高斯反算143.3 高斯投影换带计算173.4 二维坐标转换与四参数计算203.5 三维坐标转换与七参数计算233.6 三、六度带带号与中央子午线计算27第4章 设计总结31致32参考文献33第1章 绪论1.1研究背景和意义随着测量学，摄影测
9、量学的发展和电子计算机的普及，对各种坐标系的研究变得越来越重要了1。随着现在社会的快速发展，各种各样的大型工程的建设，凡是工程施工就必定需要坐标来定位才可以，而建造的地方又不同，又没有一个满足全部地方的坐标系统，所以产生多种不同的坐标系统，实际工作中测量人员必定会按照实际情况选择最为合适的坐标系统。而坐标系统之间的转换比较复杂，手算工作量巨大，因而各种坐标转换模型相继出现，利用计算机强大的数据计算能力可以轻松应对这些问题，提高工作效率。坐标转换的意义重大，不仅在我们熟知的工程领域中，在国防建设、航空航天科技、城市汇划等众多领域中都发挥着重要的作用，可以说对社会进步有着必不可少的作用。1.2国外
10、研究现状自60年代以来，各国测量学者，经过大量研究，提出了多种坐标转换模型及多种解算方法，北美1927基准面（基于克拉克1966椭球体与北美1983基准面（基于GRS1980椭球体）之间坐标转换是根据研究区一系列己知点的坐标或网格坐标改正量进行插值进行的坐标系转换；英用北向与东向的双线性网格插值进行坐标转换；挪威在海岸带调查中，采用经纬度多项式用于坐标系转换这种方法进行新（ED87一欧洲1987基准面）、旧（ED50一欧洲1950基准面）坐标系之间的转换：欧洲石油勘探组织（EPSG）对新、旧坐标系采用“双线性插值” 进行坐标转换2。国空间三维直角坐标转换中，一般采用布尔莎七参数模型。一般有7个
11、转换参数，即3个平移参数，3个旋转参数和1个尺度参数。需要三个及已经公共点时，才能利用平差的方法求出七参数。1.3研究的主要容本坐标转换程序可实现功能有:1、坐标与空间直角坐标的相互转换， 2、高斯投影正反算，3、二维坐标转换与四参数计算，4、三维坐标转换与七参数转换，5、同参考基准下的坐标换带计算，以及坐标数据的批量处理。1.4程序设计思路方法本程序名为万能坐标转换器。设计前期收集相关资料，参考一些成熟的坐标转换软件，确定程序应有的功能以及界面设计。运用VB编写程序时，查阅相关书籍获取理论知识以及转换模型。完成程序后将已知正确数据带入其中验证程序结果是否正确。若出现错误则检查每步代码，直到程
12、序完美运行为止。第2章 基础知识准备2.1地球椭球地球椭球体又称地球椭圆体或地球扁球体，代表地球大小和形状的数学曲面，以长半径和扁率表示，因它十分迫近于椭球体，故通常以参考椭球体表示地球椭球体的形状和大小。通常所说地球的形状和大小，实际上就是以参考椭球体的半长径、半短径和扁率来表示。1975年国际测量与地球物理联合会推荐的数据为：半长径6378140米，半短径6356755米，扁率1298.257。在众多椭球体中，WGS-84椭球体被认为符合上述条件最好的椭球。2.2基准所谓基准是指为描述空间位置而定义的点、线和面。而测量基准是指用以描述地球形状的地球椭球参数，包含描述地球椭球几何特征的长短半
13、轴和物理特征的有关参数、地球在空间的定位及定向以及描述这些位置所采用的单位长度的定义。不同的坐标系统会使用的基准也不同，根据参考椭球所选原点位置不同，可以分为地心坐标系和参心坐标系。地心坐标系是以地球的质心为原点，有地心坐标系和地心空间直角坐标系两种表述方法。地心空间直角坐标系的定义为：以地球质心为原点，X轴指向格林尼治子午面与地球赤道的交点，Z轴指向北极，Y轴过原点垂直于平面 XOZ，构成右手空间直角坐标系。地心坐标系定义为：以地球的质心作为原点，以地球自转轴作为椭球的短轴，纬度B是过地面点的椭球法线与椭球赤道面之间的夹角，经度L为过地面点的椭球子午面与格林尼治子午面之间的夹角，高度H为地面
14、点沿椭球法线到椭球面的最短距离。WGS-84坐标系，CGCS2000坐标系，GLONASS是采用PZ-90坐标，都是属于地心坐标系。参心坐标系是选取一个参考椭球面作为基本的参考面，选一参考点作为测量的起算点，从而确定参考椭球在地球面的位置和方向。这时参考椭球的原点不会和地球质心重合，所以称为参心。54坐标系、80坐标系和新54坐标系，都是参心坐标系。它同样具有参心坐标系和参心空间直角坐标系两种表述方法，它们的定义与地心坐标系的定义相似。2.3测量常用坐标系2.3.1坐标系空间一点的坐标用经度L、纬度B和高度H表示，地面上P地点的子午面NPS与起始子午面所构成的二面角L称P地点的经度， P地点对
15、于椭球的法线与赤道面的夹角B称P地点的纬度。如图2-1所示图2-1坐标系P地点沿法线到椭球面的距离H称高，从椭球面起算，向外为正，向为负3。H = H正常 + （高程异常）H = H正 + N（水准面差距） 2.3.2空间直角坐标系空间直角坐标系的坐标原点与参考椭球的中心重合，Z轴正向指向参考椭球的北极，X轴正向指向起始子午面与赤道的交点，Y轴按右手系与X轴呈90夹角且位于赤道面上，某点在空间中的坐标可用该点在此空间坐标系的各个坐标轴上的投影来表示4。如图2-2所示：图2-2空间直角坐标系2.3.3平面坐标系平面直角坐标系是利用投影，将空间坐标通过某种数学变换映射到平面上，这种变换称为投影变换5。在我国一般采用的是高斯一克吕格投影，是目前测量上广泛采用的正形投影，特点是没
