基于不同算法模型的大地坐标系转换研宄【摘要】近些年来，经济建设、国防建设以及 社会科学的发展对大地坐标系统提出了新的要求我 国现存大地坐标系统种类多，为方便科研工作，不同 坐标系统之间往往需要进行转换针对此，本文介绍 了我国常用大地坐标系，进行了不同算法和转换模型 下的坐标系统转换，并以传统坐标系__1954年北京 坐标系、1980西安坐标系到最新2000国家大地坐标 系的变换为例进行了研究关键词】坐标系；大地坐标系统；算法；转换模型[Abstract] In recent years， the development of economic construction， national defense construction and social sciences have put forward new requirements to the geodetic coordinate system. There are so many types of China’s geodetic coordinate system， and in order to facilitate scientific research work, different coordinate systems often need to be converted to others. In this paper, the commonly used geodetic coordinate systems are introduced， and the coordinate system transformation under different algorithms and conversion models is carried out. Taking the traditional coordinate systems - 1954 Beijing coordinate system， 1980 Xi’an coordinate system converted to the latest CGCS2000 as an example to have a research.【Key words 】Coordinate system； Geodetic coordinate system； Algorithm； Transformation model0引言在不同的测量环境和应用场合，为了描述不同地 物点的空间位置及其几何关系，通常需要建立不同坐 标系。
在科学研宄中，经常面临各种坐标系的转换问 题，概括起来可以分为三类：（1）同一坐标系统下不 同坐标形式的转换，如地心坐标系下的空间直角坐标 系和大地坐标系统之间的转换；（2）同一类坐标系统 不同实现之间的转换，如参心坐标系下的1954年北京 坐标系和1980西安坐标系之间的转换；（3）不同坐标 系统之间的转换，如参心坐标系下的1980西安坐标系 和地心坐标系下的2000国家大地坐标系之间的转换全国天文大地网整体平差以后，我国形成了三种 坐标系[1]:北京54坐标系，西安80坐标系以及后来 的2000国家大地坐标系经国务院批准，自2008年 7月1日起我国启用新的地心坐标系 2000国家大地坐标系(CGCS2000),要求2008年7月1日后新生 产的各类测绘成果和建立的地理信息系统应采用 2000国家大地坐标系，并用10年时间，完成现有的各类基础测绘成果和基础地理信息数据库的坐标系向2000国家大地坐标系的过渡和转换［2］大量数据整理 工作涉及到坐标系变换的问题，不同的专家学者提出 了不同的方法，甚至进行了简单初步的系统开发［3-5］本文简单介绍了我国常用大地坐标系，给出了不 同算法和转换模型下的坐标系统转换方法，并以传统坐标系 1954北京坐标系、1980西安坐标系以及最新2000国家大地坐标系之间的转换为例进行了研究。
1坐标系定义及分类坐标系是衡量地面点位置的一套数学和物理模型 其包括定义原点、坐标轴指向、基本平面等根据原 点位置，可以分为参心坐标系、地心坐标系和站心坐 标系，本文研究涉及地心坐标系和参心坐标系1.1地心坐标系地心坐标系是以地球质心为原点的坐标系，其椭 球中心与地球中心重合，且椭球面与全球大地水准面 最为密合通常，地心坐标系分为两类，即地心空间 直角坐标系和地心大地坐标系地心空间直角坐标系的定义为：原点O与地心重 合，Z轴指向地球北极，X轴指向本初子午面与地球赤 道的交点E，Y轴垂直于XOZ面，构成右手直角坐标 系地心大地坐标系的定义为：地球椭球的中心与地 球质心重合，椭球短轴与地球自转轴重合，大地纬度 B为地面点椭球法线与椭球赤道面的夹角，大地经度L大地高H为椭/N为地面点子午面与本初子午面的夹 球法线上自椭球面至地面点的距离1.2参心坐标系参心坐标系统的坐标原点位于参考椭球中心，Z 轴与地球自转轴平行，X轴位于参考椭球的赤道面， 平行于天文起始子午面，Y轴垂直于XOZ平面，构成 右手直角坐标系建立参心坐标系统需要确定8个参 数，其中2个参数用于确定参考椭球的大小和扁率，6 个参数用于椭球的定位与定向，并在大地原点测定天 文经纬度，确定大地水准面差距和垂线偏差。
参心坐标系统分为两类，即参心大地坐标系和参 心空间直角坐标系在参心大地坐标系中，地面点的 位置也用大地纬度B、大地经度L和大地高H表示1.3国家大地坐标系1.3.1 1954年北京坐标系20世纪50年代，在我国天文大地网建立初期，鉴于当时的历史条件，采用了克拉索夫斯基椭球元素，参考椭球a=6378245m，扁率a =1/298.3，并与前苏联1942年普尔科沃坐标系进行联测，通过计算建立了我 国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系，属于参心 坐标系1.3.2 1980西安坐标系4结语2000国家大地坐标系提出启用之后，既有测绘地 理成果要经历长时间序列的坐标转换过程，因此，如 何选择一个较好的算法模型进行转换，减少误差，高 精度地解决问题是需要不断探索发现的同时，基于 不同直角坐标系和大地坐标系的多种数据源应用也成 为一个趋势，正确理解并掌握本研宄算法模型，掌握 我国大地坐标系构成，根据实际精度要求和现有条件 解算，那么再复杂的问题也能迎刃而解，再纷杂的数 据也万变不离其宗！【参考文献】[1] 陈士银，孙文福.多种坐标系统转换方法的研制与精度分析[■!].测绘科技通讯，1997 (01)： 20-24.[2] 程鹏飞，成英燕.2000国家大地坐标系实用宝 典[M].北京：测绘出版社.2008.[3] 高新国.基于MLS的大地坐标转换算法及实现 [J].舰船电子对抗，2015 (03)： 59-61+69.［4］ ?x艳玲，夏正清.基于ArcGIS的1980西安坐标 系到2000国家坐标系的转换研宄［几测绘与空间地理 信息，2014 (12)： 220-224.［5］ 蔡习文，刘谊，王晓庆.大地测量坐标转换算法 研究及系统开发［儿矿山测量，2009 (03)： 73-75.［6］ 李朝阳，邵国防.传统坐标系到2000国家大地 坐标系的转换U］.中国西部科技，2011 (10)： 9-10.［责任编辑：朱丽娜］。