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 GM=3.986005×1014m3/s2 地球重力场二阶带谐系数J2=108263×108 地球自转角速度 =7.292115×103rd/s 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
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JYD1968.0方向平 ,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髙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: C1=a1+△a1 △ H.+ m190 式中,m为当地平均海拔高程,90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L60=6-3 L30=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