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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。不能作为科学依据。,坐标系转换相关基本理论,1/27,我国国家坐标系,坐标转换,理论介绍,提要,2/27,大地坐标系,是,大地测量,中以,参考椭球面,为,基准面,建立起来,坐标系,。地面点位置用大地,经度,（,B,）、大地,纬度,（,L,）和大地,高度,（,H,）表示。,空间直角坐标系,过空间定点,O,作三条相互垂直数轴，它们都以,O,为原点，含有相同单位长度,这三条数轴分别称为,X,轴（横轴）,.Y,轴（纵轴）,.Z,轴（竖轴）,统称为坐标轴。,空间直角坐标系是由大地坐标系经过,地图投影,转换而来,。,在我国地图投影采取,高斯,-,克吕格投影投影，简称高斯投影。,大地坐标系与空间直角坐标系关系,3/27,高斯投影,高斯,-,克吕格投影是等角横切椭圆柱投影，由德国数学家高斯提出，后经克吕格扩充并推倒出计算公式，故称为高斯,-,克吕格投影，简称高斯投影。该投影以中央经线和赤道投影后为坐标轴，中央经线和赤道交点为坐标原点，纵坐标由坐标原点向北为正，向南为负，要求为,X,轴，横坐标从中央经线起算，向东为正，向西为负，要求为,Y,轴。所以，高斯,-,克吕格坐标系,X,、,Y,轴恰好对,LongruanGIS,坐标系和,AUTOCAD,坐标系,Y,和,X,。,高斯投影规律：,(1),中央子午线投影为一条直线，且投影之后长度无变形；其余子午线投影均为凹向中央子午线曲线，且以中央子午线为对称轴，离对称轴越远，其,长度变形,也就越大，,变形最大之处于投影带内赤道两端,。,(2),赤道投影为直线，其余纬线投影为凸向赤道曲线，并以赤道为对称轴；,(3),经纬线投影后仍保持相互正交关系，即投影后无角度变形；,(4),中央子午线和赤道投影相互垂直。,4/27,高斯投影与我国国家坐标系关系,地球上点获取数据起始时用大地坐标系表示，即用经纬度和高程表示。地球上数据要在地图上显示出来，就需要将经纬度转化为平面坐标，也就是通常说,x,y,坐标。,我国地形图普通采取高斯投影，所以通常转化成高斯平面坐标显示到地图上。在经纬度向平面坐标转化过程中，需要用到椭球参数，所以要考虑所选坐标系。,即（,B,、,L,、,H,）（,X,、,Y,、,Z,）,我国惯用坐标系有北京,54,，西安,80,等，不一样坐标系对应椭球体是不一样。北京,54,坐标系采取是克拉索夫斯基椭球体，而西安,80,采取是,IAG75,地球椭球体。,高斯投影,5/27,度带划分,按一定经差将地球椭球面划分成若干投影带,是高斯投影中限制长度变形最有效方法。,投影带：,以中央子午线为轴，两边对称划出一定区域作为投影范围。,投影带分带标准：,（,1,）限制长度变形使其小于测图误差；,（,2,）带数不应过多以降低换带计算工作。,据此标准将地球椭球面沿子午线划分成经差相等瓜瓣形地带,方便分带投影。,通常按经差,6,度或,3,度分为六度带或三度带。,6/27,度带划分,六度带,自,格林威治零度经线起，,每,6,度,分为一个投影带，,自西向东分带，,全球共分为,60,个投影带，,带号依次编为第,1,、,2,60,带。,我国6带中央子午线经度，由,73,起每隔6而至135，共计1,1,带，带号用,n,表示，中央子午线经度用,表示。,带号及中央子午线经度关系：,；,N=L/6,整数商,+1,（有余数时候）,注：,中央子午线经度；,L,点经度；,N,投影带号,如，位于东经,117,，所以，在六度带划分时候带号,N,为,20,。,三度带,是在六度带基础上分成，它中央子午线与六度带中央子午线和分带子午线重合，即自,1.5,度子午线起每隔经差,3,度自西向东分带，带号依次编为三度带第,1,、,2,120,带。,中央子午线经度依次为,3,6,9,360,。,带号及中央子午线经度关系：,3,；,n=L/3(,四舍五入,),注：,中央子午线经度；,L,点经度；,N,投影带号,如，位于东经,117,，所以，在三度带划分时候带号,N,为,39,。,7/27,例：某控制点,P,点,按,6,带：,按,3,带：,度带划分,8/27,在投影面上，中央子午线和赤道投影都是直线，而且以中央子午线和赤道交点,O,作为坐标原点，以中央子午线投影为纵坐标轴，以赤道投影为横坐标轴。,度带划分,9/27,换带计算,在高斯平面直角坐标系中，因为分带投影，使参考椭圆体上统一坐标系被分割成各带独立直角坐标系。,在生产实践中,，有时,控制网中,已知点会处于两个投影带中，因而，必须先将邻带坐标换算为同一带坐标才能进行检核，这项工作简称,坐标换带,。,它包含,6,带与,6,带坐标交换、,6,带与,3,带坐标交换等。,3,带中央子午线中，有半数与,6,带中央子午线重合,。所以，由,6,带到,3,带换算区分为,2,种情况：,3,带与,6,带中央子午线重合,。,中央子午线一致，坐标系统也就一致,，,这种情况下，,6,带与,3,带之间，不存在换带计算问题,。如,，,3,带第,39,带与,6,第,20,带中央子午线重合,，同为经度,117,。,3,带中央子午线与,6,带分带子午线不重合,中央子午线不一样，坐标系统不一致，必须进行换带计算。,换带计算当前广泛采取高斯投影坐标正反算方法,首先将某投影带已知平面坐标,(x1,y1),，,按高斯投影坐标反算公式求得其大地坐标（,B,L,）,；,然后依据纬度,B,和对于所选定中央子午线经差,，,按高斯投影坐标正算公式求其在选定投影带平面坐标（,x2,y2,）。,10/27,坐标值类型,在我国,x,坐标都是正，,y,坐标最大值(在赤道上)约为330,km。,为了防止出现负横坐标，,则不论,3,或,6,带，每带纵坐标轴要西移,500 km,，即在每带横坐标上加,500 km,。,为了指明该点属于何带，还要求在横坐标,y,值之前，要写上带号。,所以坐标值表现形式有三种：自然值、,+500KM,值、通用值。,自 然 值：,未加,500km,和带号横坐标值,加,500km,值：,自然值加,500KM,不带带号坐标值,通 用 值,：加上,500km,和带号横坐标值,自然值：,Y1=+36210.140m,Y2=-41613.070m,加,500Km,值：,Y1=536210.140m,Y2=458386.930m,通用值：,Y1=38 536210.140m,Y2=38 458386.930m,自然值和通用值之间：,X,不加,500km,，也不加带号。,11/27,我国国家坐标系,坐标转换,理论介绍,提要,12/27,国家坐标系,50,年代,80,年代,时间轴,13/27,1954,年北京坐标系,建国早期，为了快速开展我国测绘事业，鉴于当初实际情况，将我国一等锁与原苏联远东一等锁相连接，然后以连接处呼玛、吉拉宁、东宁基线网扩大边端点原苏联,1942,年普尔科沃坐标系坐标为起算数据，平差我国东北及东部区一等锁，这么传算过来坐标系就定名为,1954,年北京坐标系。所以，,1954,年北京坐标系可归结为：,a,属参心大地坐标系；,b,采取克拉索夫斯基椭球两个几何参数；,c.,大地原点在原苏联普尔科沃；,d,高程基准为,1956,年青岛验潮站求出黄海平均海水面；,e,分区分期局部平差,。,存在问题,:,（,1,）椭球参数有较大误差。,（,2,）参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东显著系统性倾斜。,（,3,）几何大地测量和物理大地测量应用参考面不统一。,（,4,）定向不明确。,14/27,1980,西安坐标系,1980,西安坐标系,是为了进行全国天文大地网整体平差而建立,。,依据椭球定位基本原理，在建立,C80,坐标系时有以下先决条件：,a,属参心大地坐标系；,c,大地原点在我国中部，详细地点是陕西省径阳县永乐镇；,b,椭球参数采取,IUG 1975,年大会推荐参数,;,d,大地高程以,1956,年青岛验潮站求出黄海平均水面为基准,;,e,天文大地网整体平差,.,特点,:,（,1,）椭球面同似大地水准面在我国境内最为密合，是多点定位。,（,2,）定向明确。,15/27,新,1954,年北京坐标系,新,1954,年北京坐标系（,BJ54,新）是由,1980,年国家大地坐标系（,GDZ80,）转换得来,.,a,属参心大地坐标系；,c,大地原点在我国中部，详细地点是陕西省径阳县永乐镇；,b,椭球参数采取,克拉索夫斯基椭球,;,d,大地高程以,1956,年青岛验潮站求出黄海平均水面为基准,;,e,天文大地网整体平差,.,特点,;,（,1,）是综合,GDZ80,和,BJ54,旧 建立起来参心坐标系。,（,2,）采取多点定位。但椭球面与大地水准面在我国境内不是最正确拟合。,（,4,）定向明确。,（,5,）大地原点与,GDZ80,相同，但大地起算数据不一样。,（,6,）与,BJ54,旧 相比，所采取椭球参数相同，其定位相近，但定向不一样。,（,7,）,BJ54,旧 与,BJ54,新 无全国统一转换参数，只能进行局部转换。,16/27,国家大地坐标系,国家大地坐标系是全球,地心坐标系,在我国详细表达，其原点为包含海洋和大气整个地球,质量中心,.,a,属地心大地坐标系；,c,原点为地球质心；,b,椭球参数采取,WGS84,.,当前利用空间技术所得到定位和影像等结果，都是以地心坐标系为参考系。,采取地心坐标系能够充分利用当代最新科技结果，应用当代空间技术进行测绘和定位，快速、准确地获取目标三维地心坐标，有效提升测量精度和工作效率，为相关部门提供有力技术支撑。,17/27,参心坐标系,:,参心坐标系是以参考椭球,几何中心,为基准,大地坐标系,.,通常分为：参心空间直角坐标系（以,x,，,y,，,z,为其坐标元素）和参心大地坐标系（以,B,，,L,，,H,为其坐标元素）。,地心坐标系,:,以地球质心,(,总椭球,几何中心,),为原点,大地坐标系,。通常分为,地心空间直角坐标系,(,以,x,，,y,，,z,为其坐标元素,),和,地心大地坐标系,(,以,B,，,L,，,H,为其坐标元素,),名词解释,18/27,我国国家坐标系,坐标系间转换,理论介绍,提要,19/27,坐标转换,坐标转换是,空间实体,位置描述，是从一,种,坐标系统,变换到另一个坐标系统过程。经过建立两个,坐标系统,之间一一对应关系来实现。,实现坐标转换要素：,1,、转换模型；,2,、重合点；,3,、转换参数。,坐标转换分类：,1,、,大地坐标,（,BLH,）对空间直角坐标（,XYZ,）；,2,、空间直角坐标系间转换。,20/27,转换模型,坐标转换模型,（,1,）：,三维七参数,转换,模型,使用条件：,已知重合点在两套坐标系下三维大地坐标,21/27,转换模型,坐标转换模型,（,2,）：,适用条件：,是,转换模型,(1),在大地高,H,为零椭球面上大地坐标系简化式,二维七参数,转换,模型,22/27,转换模型,坐标转换模型,（,3,）：,适用条件：,知道测区内两个坐标系空间直角坐标值时，能够选择空间直角坐标系布尔莎七参数模型,布尔莎七参数模型,23/27,转换模型,坐标转换模型,（,4,）：,适用条件：,两维坐标转换，对于三维坐标，需将坐标经过高斯投影变换得到平面坐标再计算转换参数,平面,四参数模型,24/27,转换控制点：,1,、由测绘单位依据各矿井或测区实际控制点情况，对各测区开展,D,级和,E,级控制网网形设计。,2,、,控制点观察方法采取静态测量，并与周围高等级国家连续运行基准站相联测,；,观察时段采取高等级观察要求，时段长度,45min,，其技术要求按国家标准执行,。,3,、,观察数据,进行,预处理，与周围高等级国家连续运行基准站联合平差，地心坐标经椭球投影得到大地坐标和平面直角坐标,。,4,、控制点结果提供包含,1954,年北京坐标系和,1980,西安坐标系二,套不一样平面结果,。,坐标转换重合点选择普通要求：,1,、四参数模型重合点不少于,2,个、七参数模型重合点不少于,3,个、重合点尽可能多项选择。,2,、重合点要覆盖整个转换区域。,3,、重合点要均匀分布。,重合点,25/27,(X,Y),源,(X,Y),目,转换参数,(X,Y),源,(X,Y),目,重合点,平面四参数,转换模型,平面四参数,转换模型,转换流程,平面四参数模型普通流程,26/27,谢谢,27/27,
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