大地测量坐标系

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1、大地测量坐标系大地测量坐标系大地测量坐标系大地测量坐标系是在大地测量过程中，由于需要不同而建立的不同坐标系。常用大地测量坐标系统常用大地测量坐标系统大地坐标系 由大地纬度、大地经度和大地高所构成的坐标系统为大地坐标系。大地坐标系大地坐标系是由大地经度和大地纬度构成的坐标系。由右图所示，P 点的子午面 NPS 与起始子午面 NGS 所构成的二面角L，叫做 P 点的大地经度，由起始子午面起算，向东为正，叫东经（0 度180 度），向西为负，叫西经（0 度180 度）。P 点的法线 Pn 与赤道面的夹角 B，叫做 P 点的大地纬度，由赤道面起算，向北为正，叫北纬（0 度90 度），向南为负，叫南纬（

2、0 度90 度）。在该坐标系中，P 点的位置用 L，B 表示，如果点不再椭球面上，表示点的位置除 L，B 外，还要附加另一个参数大地高 H。空间直角坐标系 其为坐标原点位于总地球椭球质心，X 轴，Y 轴，Z 轴所组成的笛卡儿坐标系。Z 轴于地球平均自转轴重合，X 轴指向平均自转轴于平均格林尼治天文台所决定的子午面与赤道面的焦点，Y 轴方向与 X 轴和 Z 轴所组成的平面垂直，且指向为东。大地大地坐标系坐标系和空间直角坐标系的关系 oooe为椭圆的第二偏心率 -,B 为大地纬度，L 为大地经度，a、b 为地球椭球的长、短半轴。oo 天文坐标系 以铅垂线为依据，由天文纬度和天文经度所构成的坐标系统

3、。 子午面直角坐标系 o以一点的所在的子午圈椭圆中心为原点，建立，x、y 平面直角坐标系。则该点坐标用该点的大地经度与其在上述的平面直角坐标系中的 x、y 坐标表示。 大地坐标系和子午面直角坐标系的关系 oo式中，a 为地球椭球的长半轴，e 为地球椭球的第一偏心率 -,B 为大地纬度。o地心纬度坐标系 o以一点的大地经度、地心纬度和向径所组成的坐标系。 站心地平坐标系 o以测站法线和子午线方向为依据建立的坐标系。 建筑物坐标系 o以建筑物的两条相互垂直的标志线的起点为零点，建立的坐标系。 编辑 坐标系之间的转换坐标系之间的转换子午面直角坐标系和大地坐标系的转换 oo式中，a 为地球椭球的长半轴

4、，e 为地球椭球的第一偏心率 -,B 为大地纬度。a、b 为地球椭球的长、短半轴，u 为归化纬度。空间直角坐标系与子午面直角坐标系的转换 oX = xcosL oY = xsinL oZ = y L 为大地经度。空间直角坐标系同大地坐标系的转换 oooe为椭圆的第二偏心率 -,B 为大地纬度，L 为大地经度，a、b 为地球椭球的长、短半轴。空间直角坐标系同归化纬度坐标系的转换 oX = acosucosL oY = acosusinL oZ = bsinu u 为归化纬度，L 为大地经度取自“http:/zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E5%A4%A7%

5、E5%9C%B0%E6%B5%8B%E9%87%8F%E5%9D%90%E6%A0%87%E7%B3%BB&variant=zh-cn“摘 要：GPS 在测量领域得到了广泛的应用，本文介绍将 GPS 所采集到的 WGS-84 坐标转 换成工程所需的坐标的过程。关键词：GPS 坐标系统 坐标系 转换一、概述 GPS 及其应用GPS 即全球定位系统（Global Positioning System）是美国从本世纪 70 年代开始研制， 历时 20 年，耗资 200 亿美元，于 1994 年全面建成的卫星导航定位系统。作为新一代的卫 星导航定位系统经过二十多年的发展，已成为在航空、航天、军事、交通

6、运输、资源勘探、 通信气象等所有的领域中一种被广泛采用的系统。我国测绘部门使用 GPS 也近十年了，它 最初主要用于高精度大地测量和控制测量，建立各种类型和等级的测量控制网，现在它除 了继续在这些领域发挥着重要作用外还在测量领域的其它方面得到充分的应用，如用于各 种类型的工程测量、变形观测、航空摄影测量、海洋测量和地理信息系统中地理数据的采 集等。GPS 以测量精度高； 操作简便，仪器体积小，便于携带； 全天候操作；观测点之 间无须通视；测量结果统一在 WGS84 坐标下，信息自动接收、存储，减少繁琐的中间处 理环节、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖。二、GPS 测量常用的坐标系统1

7、.WGS-84 坐标系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，Z 轴指向 BIH1984.0 定义的协议地球极方向， X 轴指向 BIH1984.0 的启始子午面和赤道的交点，Y 轴与 X 轴和

8、 Z 轴构成右手系。采用椭 球参数为： a = 6378137m f = 1/298.2572235632.1954 年北京坐标系1954 年北京坐标系是我国目前广泛采用的大地测量坐标系，是一种参心坐标系统。该坐标系源自于原苏联采用过的 1942 年普尔科夫坐标系。该坐标系采用的参考椭球是克拉索 夫斯基椭球，该椭球的参数为：a = 6378245m f = 1/298.3.我国地形图上的平面坐标位置都 是以这个数据为基准推算的。3.地方坐标系（任意独立坐标系）在我们测量过程中时常会遇到的如一些某城市坐标系、某城建坐标系、某港口坐标系 等，或我们自己为了测量方便而临时建立的独立坐标系。三、坐标系

9、统的转换在工程应用中使用 GPS 卫星定位系统采集到的数据是 WGS-84 坐标系数据，而目前我 们测量成果普遍使用的是以 1954 年北京坐标系或是地方（任意）独立坐标系为基础的坐标 数据。因此必须将 WGS-84 坐标转换到 BJ-54 坐标系或地方（任意）独立坐标系。目前一般采用布尔莎公式（七参数法）完成 WGS-84 坐标系到北京 54 坐标系的转换， 得到北京 54 坐标数据。XBJ54=XWGS84+ KXWGS84+x+YWGS84Z/84/YBJ54=YWGS84+ KYWGS84+Y-XWGS84Z/+84X/ZBJ54=ZWGS84+ KZWGS84+Z+XWGS84Y/8

10、4X/四、坐标系的变换同一坐标系统下坐标有多种不同的表现形式，一种形式实际上就是一种坐标系。如空 间直角坐标系（X，Y，Z） 、大地坐标系（B，L） 、平面直角坐标（x，y）等。通过坐标统 的转换我们得到了 BJ54 坐标系统下的空间直角坐标，我们还须在 BJ54 坐标系统下再进行 各种坐标系的转换，直至得到工程所需的坐标。1.将空间直角坐标系转换成大地坐标系，得到大地坐标（B，L）：L=arctan（Y/X）B=arctan （Z+Ne2sinB）/（X2+Y2）0.5H=（X2+Y2）0.5sinB-N用上式采用迭代法求出大地坐标（B，L）2.将大地坐标系转换成高斯坐标系，得到高斯坐标（x

11、，y）按高斯投影的方法求得高斯坐标，x=F1（B，L） ，y=F2（B，L）3.将高斯坐标系转换成任意独立坐标系，得到独立坐标（x，y）在小范围内测量，我们可以将地面当作平面，用简单的旋转、平移便可将高斯坐标换 成工程中所采用坐标系的坐标（x，y） ，x=xcos+ysiny=ycos-xsin五、小结由于 GPS 测量的种种优点，GPS 定位技术现已基本上取代了常规测量手段成为了主 要的技术手段，市面上出现了许多转换软件和不同型号的 GPS 数据处理配套软件（包含了 怎样将 GPS 测量中所得到的 WGS-84 转换成工程中所须坐标的功能） ，万变不离其宗，只 要我们明白了 WGS-84 转换到独立坐标系的转换过程，便可很容易的使用该软件了，甚至 可以自己编写程序，将 WGS-84 坐标转换成独立坐标系坐标。本文主要是介绍坐标系统、坐标系的转换过程，文中提及的符号及具体转换方法请参 阅相关文献。参考文献1 徐绍铨等。GPS 测量原理及应用（3S 丛书） 。武汉测绘科技大学出版社。1998.2 朱华统等。GPS 坐标系统的变换。北京测绘出版社。1994.3 武汉测绘学院等。控制测量学（下） 。测绘出版社。1988.4 杨本篇文章来源于 “863 建筑工程资讯网” 转载请以链接形式注明出处 网址： http:/