第二章测量中的坐标系及其 坐标转换
第二章 测量中的坐标系及其 坐标转换
坐标转换的种类 测量中常用的坐标系 1:北京54标系,西安80坐标系,地方独立坐标系,WGS84 坐标系大地坐标系,高斯一克吕格平面直角坐标系 1956和1985黄海高程系统
坐标转换的种类 测量中常用的坐标系 1:北京54坐标系，西安80坐标系，地方独立坐标系，WGS84 坐标系,大地坐标系，高斯－克吕格平面直角坐标系， 1956和1985黄海高程系统
北京54坐标系的由来及特点 它是一种参心坐标系,采用的是克拉索夫斯基椭球参数,并 与前苏联1942年坐标系进行联测,可以认为是前苏联1942 年坐标系的延伸,它的原点并不在北京而是在前苏联的普 尔科沃。 该坐标系曾发挥了巨大作用,但也有不可避免的缺点: 1:椭球参数有较大误差 2:参考椭球面与我国大地水准面差距较大,存在着自西向 东的明显的系统性的倾斜; 3:定向不明确; 4:几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统 5:椭球只有两个几何参数,缺乏物理意义; 6:该坐标系是按分区进行平差的的,在分区的结合部 误差较大
北京54坐标系的由来及特点 它是一种参心坐标系，采用的是克拉索夫斯基椭球参数，并 与前苏联1942年坐标系进行联测，可以认为是前苏联1942 年坐标系的延伸，它的原点并不在北京而是在前苏联的普 尔科沃。 该坐标系曾发挥了巨大作用，但也有不可避免的缺点： 1：椭球参数有较大误差； 2：参考椭球面与我国大地水准面差距较大，存在着自西向 东的明显的系统性的倾斜； 3：定向不明确； 4：几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一； 5：椭球只有两个几何参数，缺乏物理意义； 6：该坐标系是按分区进行平差的的，在分区的结合部 误差较大
西安80坐标系的由来及特点 它也是一种参心坐标系,大地原点位于我国陕西省泾阳县永乐镇 1:采用的国际大地测量和地球物理联合会于1975年推荐的 数,简称1975旋转椭球。它有四个基本参数: 地球椭球长半径 a=6378140m G是地心引力常数 GM=3.986005×1014m3/s2 地球重力场二阶带谐系数2=108263×10 地球自转角速度 =7.292115×10-3rad/s 2:椭球面同大地水准面在我国境内最为拟合 3:椭球定向明确,其短轴指向我国地极原点JYD19680方向,大 地起始子午面平行于格林尼治平均天文台的子午面。 大地高程基准面采用1956黄海高程系统
西安80坐标系的由来及特点 它也是一种参心坐标系，大地原点位于我国陕西省泾阳县永乐镇。 1:采用的国际大地测量和地球物理联合会于1975年推荐的椭球参 数，简称1975旋转椭球。它有四个基本参数： 地球椭球长半径 a=6378140m G是地心引力常数 地球重力场二阶带谐系数 地球自转角速度 2：椭球面同大地水准面在我国境内最为拟合； 3：椭球定向明确，其短轴指向我国地极原点JYD1968.0方向，大 地起始子午面平行于格林尼治平均天文台的子午面。 4：大地高程基准面采用1956黄海高程系统。 rad s J GM m s 7.292115 10 / 2 1.08263 10 3.986005 10 / 5 8 1 4 3 2 − − = = =
新北京1954年北京坐标系 新北京1954坐标系是由1980西安坐标系转换得来的,它是在采用 1980西安坐标系的基础上,仍选用克拉索夫斯基椭球为基准椭 球,并将椭球中心平移,使其坐标轴与1980西安坐标系的坐标 轴平行。其特点如下: 1:是采用克拉索夫斯基椭球; 2:采用多点定位,但椭球面同大地水准面在我国境内并不最佳 拟 3:椭球定向明确,其短轴指向与我国地极原点JYD19680方向平 行,大地起始子午面平行我国起始天文子午面。 4:大地高程基准面采用1956黄海高程系统; 5:大地原点与1980西安坐标系相同,但起算数据不同;
新北京1954年北京坐标系 新北京1954坐标系是由1980西安坐标系转换得来的，它是在采用 1980西安坐标系的基础上，仍选用克拉索夫斯基椭球为基准椭 球，并将椭球中心平移，使其坐标轴与1980西安坐标系的坐标 轴平行。其特点如下： 1：是采用克拉索夫斯基椭球； 2：采用多点定位，但椭球面同大地水准面在我国境内并不最佳 拟合； 3：椭球定向明确，其短轴指向与我国地极原点JYD1968.0方向平 行，大地起始子午面平行我国起始天文子午面。 4：大地高程基准面采用1956黄海高程系统； 5：大地原点与1980西安坐标系相同，但起算数据不同；
地方独立坐标系的由来及特点 基于限制变形、方便、实用和科学的目的,在许多城市和工程测 量中,常常会建立适合本地区的地方独立坐标系,建立地方独 立坐标系,实际上就是通过一些参数来确定地方参考椭球与投 影面。 地方参考椭球一般选择与当地平均高程相对应的参考椭球,该椭 球的中心、轴向和扁率与国家参考椭球相同,其椭球半径a增 大为: =a1+△a1 △c,=H+ 0 式中, H 为当地平均海拔高程,50为该地区平均高程异常 在地方投影面的确定过程中,应当选取过测区中心的经线为独立 中央子午线,并选取当地平均高程面为投影面
地方独立坐标系的由来及特点 基于限制变形、方便、实用和科学的目的，在许多城市和工程测 量中，常常会建立适合本地区的地方独立坐标系，建立地方独 立坐标系，实际上就是通过一些参数来确定地方参考椭球与投 影面。 地方参考椭球一般选择与当地平均高程相对应的参考椭球，该椭 球的中心、轴向和扁率与国家参考椭球相同，其椭球半径a增 大为： 式中， 为当地平均海拔高程， 为该地区平均高程异常 在地方投影面的确定过程中，应当选取过测区中心的经线为独立 中央子午线，并选取当地平均高程面为投影面。 = + = + 1 0 1 1 1 Hm Hm 0
大地坐标系的由来及特点 大地坐标系的定义是:地球椭圆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为过地面点 的椭球法线与椭球赤道面的夹角,大地经度L为过地 面点的椭球子午面与格林尼治平子午面的夹角,大地 高H为地面点沿椭球法线至椭球面的距离
大地坐标系的由来及特点 大地坐标系的定义是：地球椭圆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为过地面点 的椭球法线与椭球赤道面的夹角，大地经度L为过地 面点的椭球子午面与格林尼治平子午面的夹角，大地 高H为地面点沿椭球法线至椭球面的距离
WGS84坐标系 前面的均是参心坐标系,就整个地球空间而言,有以下 缺点: (1)不适合建立全球统一的坐标系统 (2)不便于研究全球重力场 (3)水平控制网和高程控制网分离,破坏了空间三维 坐标的完整性 WGS84坐标系就是能解决上述问题的地心坐标系
WGS84坐标系 前面的均是参心坐标系，就整个地球空间而言，有以下 缺点： （1）不适合建立全球统一的坐标系统 （2）不便于研究全球重力场 （3）水平控制网和高程控制网分离，破坏了空间三维 坐标的完整性。 WGS84坐标系就是能解决上述问题的地心坐标系
高斯一克吕格投影平面直角坐标系的由来及特点 为了建立各种比例尺地形图的控制及工程测量控制,一般应将椭 球面上各点的大地坐标按照一定的规律投影到平面上,并以相 应的平面直角坐标表示。 目前各国常采用的是高斯投影和UIM投影,这两种投影具有下列 特点: (1)椭球面上任意一个角度,投影到平面上都保持不变长度投 影后会发生变形,但变形比为一个常数。 (2)中央子午线投影为纵轴,并且是投影点的对称轴,中央子 午线投影后无变形,但其它长度均产生变形,且越离中央子午 线越远,变形愈大。 (3)高斯平面直角坐标系的坐标轴与笛卡儿直角坐标系坐标轴 相反,一般将y值加上500公里,在y值前冠以带号。 (4)带号与中央子午线经度的关系为L60=6n-3 L3.0=3k
高斯－克吕格投影平面直角坐标系的由来及特点 为了建立各种比例尺地形图的控制及工程测量控制，一般应将椭 球面上各点的大地坐标按照一定的规律投影到平面上，并以相 应的平面直角坐标表示。 目前各国常采用的是高斯投影和UTM投影，这两种投影具有下列 特点： （1）椭球面上任意一个角度，投影到平面上都保持不变,长度投 影后会发生变形，但变形比为一个常数。 （2）中央子午线投影为纵轴，并且是投影点的对称轴，中央子 午线投影后无变形，但其它长度均产生变形，且越离中央子午 线越远，变形愈大。 （3）高斯平面直角坐标系的坐标轴与笛卡儿直角坐标系坐标轴 相反，一般将y值加上500公里，在y值前冠以带号。 （4）带号与中央子午线经度的关系为 = = − L k L n 3 6 3 3,0 6,0
高程系统的由来及特点 在测量中有三种高程,分别是大地高,正高,正常高, 我国高程系统日常测量中采用的是正常高,GPS测量 得到的是大地高 高程基准面是地面点高程的统一起算面,通常采用大地 水准面作为高程基准面。所谓大地水准面是假想海洋 处于完全静止的平衡状态时的海水面,并延伸到大陆 地面以下所形成的闭合曲面。 我国的高程系统目前采用的是1956黄海高程系统和1985 黄海高程系统
高程系统的由来及特点 在测量中有三种高程，分别是大地高，正高，正常高， 我国高程系统日常测量中采用的是正常高，GPS测量 得到的是大地高。 高程基准面是地面点高程的统一起算面，通常采用大地 水准面作为高程基准面。所谓大地水准面是假想海洋 处于完全静止的平衡状态时的海水面，并延伸到大陆 地面以下所形成的闭合曲面。 我国的高程系统目前采用的是1956黄海高程系统和1985 黄海高程系统
