大地测量坐标系统的转换课件.ppt

1、第七章第七章 大地测量坐标大地测量坐标系统的转换系统的转换 第一节第一节 我国的大地坐标系统简介我国的大地坐标系统简介 应用大地测量学应用大地测量学 第一节第一节 我国的大地坐标系统简介我国的大地坐标系统简介 应用大地测量学应用大地测量学 19541954年，总参测绘局在有关方面的建议与支持下，鉴于当时的年，总参测绘局在有关方面的建议与支持下，鉴于当时的历史条件，采取先将我国一等锁与前苏联远东一等锁相联接，然后历史条件，采取先将我国一等锁与前苏联远东一等锁相联接，然后以连接处呼玛，吉拉林，东宁基线网扩大边端点的前苏联以连接处呼玛，吉拉林，东宁基线网扩大边端点的前苏联19421942年普年普尔科

2、沃坐标系的坐标为起算数据，平差我国东北及东部一等锁，这尔科沃坐标系的坐标为起算数据，平差我国东北及东部一等锁，这样从苏联传算来的坐标系定名为样从苏联传算来的坐标系定名为19541954年北京坐标系。年北京坐标系。 19541954年北京坐标系实际上是前苏联年北京坐标系实际上是前苏联19421942年普尔科沃坐标系在我年普尔科沃坐标系在我国的延伸，但我国坐标系的大地点高程（国的延伸，但我国坐标系的大地点高程（19561956年黄海高程系）却与年黄海高程系）却与前苏联坐标系的计算基准面不同，因此严格意义上来说，二者不是前苏联坐标系的计算基准面不同，因此严格意义上来说，二者不是完全相同的大地坐标系。

3、完全相同的大地坐标系。 第一节第一节 我国的大地坐标系统简介我国的大地坐标系统简介 应用大地测量学应用大地测量学u19541954年北京坐标系属于参心坐标系；年北京坐标系属于参心坐标系；u采用克拉索夫斯基椭球参数；采用克拉索夫斯基椭球参数；u多点定位；多点定位；u大地水准面差距由大地水准面差距由4343个点（在苏联天文大地网中均匀选取）解得；个点（在苏联天文大地网中均匀选取）解得；u参考椭球定向时令参考椭球定向时令 ；u大地原点是前苏联的普尔科沃；大地原点是前苏联的普尔科沃；u大地点高程是以大地点高程是以19561956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准；年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为

4、基准；u高程异常是以前苏联高程异常是以前苏联19551955年大地水准面重新平差结果为起算值，按年大地水准面重新平差结果为起算值，按我国天文水准路线推算出来的；我国天文水准路线推算出来的；u提供的大地点成果是局部平差结果。提供的大地点成果是局部平差结果。 0zyx第一节第一节 我国的大地坐标系统简介我国的大地坐标系统简介 应用大地测量学应用大地测量学u克拉索夫斯基椭球比现代精确椭球相差过大；克拉索夫斯基椭球比现代精确椭球相差过大；u只涉及两个几何性质的椭球参数（只涉及两个几何性质的椭球参数（a a和和），满足不了当今理论研究和实），满足不了当今理论研究和实际工作中所需四个地球椭球基本参数的要求

5、；际工作中所需四个地球椭球基本参数的要求；u处理重力数据时采用的是赫尔默特处理重力数据时采用的是赫尔默特19011901到到19091909年正常重力公式，与之相应年正常重力公式，与之相应的赫尔默特扁球不是旋转椭球，它与克拉索夫斯基椭球是不一致的；的赫尔默特扁球不是旋转椭球，它与克拉索夫斯基椭球是不一致的；u对应的参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性倾斜，对应的参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性倾斜，在东部地区高程异常最大达到在东部地区高程异常最大达到6565米，全国范围平均米，全国范围平均2929米；米；u椭球定向不明确，椭球短轴指向既不是椭球定向不明确，椭

6、球短轴指向既不是CIO,CIO,也不是我国的也不是我国的JYD1968.0JYD1968.0；u起始子午面不是国际时间局起始子午面不是国际时间局BIHBIH所定义的格林尼治平均天文台子午面，给所定义的格林尼治平均天文台子午面，给坐标换算带来一些不便和误差；坐标换算带来一些不便和误差；u坐标系未经整体平差而仅是局部平差成果，点位精度不高，也不均匀；坐标系未经整体平差而仅是局部平差成果，点位精度不高，也不均匀；u名不副实，容易引起一些误解。名不副实，容易引起一些误解。 第一节第一节 我国的大地坐标系统简介我国的大地坐标系统简介 应用大地测量学应用大地测量学第一节第一节 我国的大地坐标系统简介我国的

7、大地坐标系统简介 应用大地测量学应用大地测量学u19801980年国家大地坐标系属参心大地坐标系；年国家大地坐标系属参心大地坐标系；u采用既含几何参数又含物理参数的四个椭球基本参数。数值采用采用既含几何参数又含物理参数的四个椭球基本参数。数值采用19751975年年IUGGIUGG第第1616届大会的推荐值；届大会的推荐值；u多点定位；多点定位；u定向明确。地球椭球短轴平行于由地球质心指向地极原点定向明确。地球椭球短轴平行于由地球质心指向地极原点JYD1968.0JYD1968.0方向，起始大地子午面平行于我国起始天文子午面；方向，起始大地子午面平行于我国起始天文子午面；u大地原点在我国中部：

8、陕西省泾阳县永乐镇，简称西安原点；大地原点在我国中部：陕西省泾阳县永乐镇，简称西安原点；u大地点高程以大地点高程以19561956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准；年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准；u19801980年国家大地坐标系建立后，进行了全国天文大地网整体平差，年国家大地坐标系建立后，进行了全国天文大地网整体平差，计算了计算了5 5万余个点的成果。万余个点的成果。第一节第一节 我国的大地坐标系统简介我国的大地坐标系统简介 应用大地测量学应用大地测量学第一节第一节 我国的大地坐标系统简介我国的大地坐标系统简介 应用大地测量学应用大地测量学 它是在它是在19801980年国家大

9、地坐标系的基础上，改变年国家大地坐标系的基础上，改变IUGG1975IUGG1975年年椭球至克拉索夫斯基椭球，通过在空间三个坐标轴上进行平椭球至克拉索夫斯基椭球，通过在空间三个坐标轴上进行平移而来的。因此，其坐标值仍体现了整体平差的特点，精度移而来的。因此，其坐标值仍体现了整体平差的特点，精度和和19801980年国家大地坐标系相同，克服了年国家大地坐标系相同，克服了19541954年北京坐标系局年北京坐标系局部平差的缺点；其坐标轴和部平差的缺点；其坐标轴和19801980年国家大地坐标系坐标轴相年国家大地坐标系坐标轴相互平行，所以它的定向明确；它的椭球参数恢复为互平行，所以它的定向明确；它

10、的椭球参数恢复为19541954年北年北京坐标系的椭球参数，从而使其坐标值和京坐标系的椭球参数，从而使其坐标值和19541954年北京坐标系年北京坐标系局部平差坐标值相差较小。局部平差坐标值相差较小。第一节第一节 我国的大地坐标系统简介我国的大地坐标系统简介 应用大地测量学应用大地测量学u属参心大地坐标系；短轴采用克拉索夫斯基椭球参数；属参心大地坐标系；短轴采用克拉索夫斯基椭球参数；u多点定位，参心虽和多点定位，参心虽和19541954年北京坐标系参心不相一致，但十分年北京坐标系参心不相一致，但十分接近；接近；u定向明确，与定向明确，与19801980年国家大地坐标系的定向相同；年国家大地坐标

11、系的定向相同；u大地原点与大地原点与19801980年国家大地坐标系相同，但大地起算数据不同；年国家大地坐标系相同，但大地起算数据不同；u大地点高程基准是以大地点高程基准是以19561956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准；为基准；u提供坐标是提供坐标是19801980年国家大地坐标系整体平差转换值，精度一致；年国家大地坐标系整体平差转换值，精度一致；u用于测图坐标系，对于用于测图坐标系，对于1:51:5万以下比例尺测图，新旧图接边，不万以下比例尺测图，新旧图接边，不会产生明显裂痕。会产生明显裂痕。 第一节第一节 我国的大地坐标系统简介我国的大地坐标系统简

12、介 应用大地测量学应用大地测量学三个坐标系的关系如下图三个坐标系的关系如下图第二节第二节 大地坐标与三维直角坐标的换算关系大地坐标与三维直角坐标的换算关系 应用大地测量学应用大地测量学BHeNZLBHNYLBHNXsin)1 (sincos)(coscos)(2第二节第二节 大地坐标与三维直角坐标的换算关系大地坐标与三维直角坐标的换算关系 应用大地测量学应用大地测量学NBYXHHNNeYXZBXYLcos)(1 (arctanarctan221222第三节第三节 不同大地坐标系统之间的转换不同大地坐标系统之间的转换 应用大地测量学应用大地测量学第三节第三节 不同大地坐标系统之间的转换不同大地坐

13、标系统之间的转换 应用大地测量学应用大地测量学 不同空间直角坐标系的转换，包括三个坐标轴的平移和坐标不同空间直角坐标系的转换，包括三个坐标轴的平移和坐标轴的旋转，以及两个坐标系的尺度比参数，坐标轴之间的三个旋轴的旋转，以及两个坐标系的尺度比参数，坐标轴之间的三个旋转角叫欧勒角。转角叫欧勒角。 第三节第三节 不同大地坐标系统之间的转换不同大地坐标系统之间的转换 应用大地测量学应用大地测量学 用七参数进行空间直角坐标转换有布尔莎公式，莫洛琴斯基用七参数进行空间直角坐标转换有布尔莎公式，莫洛琴斯基公式和范氏公式等。下面给出布尔莎七参数公式公式和范氏公式等。下面给出布尔莎七参数公式0001111112

14、22000)1 (ZYXZYXZYXmZYXXYXZYZ第三节第三节 不同大地坐标系统之间的转换不同大地坐标系统之间的转换 应用大地测量学应用大地测量学 三参数坐标转换公式是在假设两坐标系间各坐标轴相互平行，三参数坐标转换公式是在假设两坐标系间各坐标轴相互平行，轴系间不存在欧勒角的条件下得出的。实际应用中，因为欧勒角轴系间不存在欧勒角的条件下得出的。实际应用中，因为欧勒角不大，可以用三参数公式近似地进行空间直角坐标系统的转换。不大，可以用三参数公式近似地进行空间直角坐标系统的转换。 000111222ZYXZYXZYX第三节第三节 不同大地坐标系统之间的转换不同大地坐标系统之间的转换 应用大地

15、测量学应用大地测量学 坐标转换七参数公式属于相似变换模型。大地控制网中的系坐标转换七参数公式属于相似变换模型。大地控制网中的系统误差一般呈区域性，当区域较小时，区域性的系统误差被相似统误差一般呈区域性，当区域较小时，区域性的系统误差被相似变换参数拟合，故局部区域的坐标转换采用七参数公式模型是比变换参数拟合，故局部区域的坐标转换采用七参数公式模型是比较适宜的。但对全国或一个省区范围内的坐标转换，可以采用多较适宜的。但对全国或一个省区范围内的坐标转换，可以采用多项式回归模型，将各区域的系统偏差拟合到回归参数中，从而提项式回归模型，将各区域的系统偏差拟合到回归参数中，从而提高坐标转换精度。高坐标转换

16、精度。 两种不同空间直角坐标系转换时，两种不同空间直角坐标系转换时，。鉴于地面控制网系统误差在不同区域并非。鉴于地面控制网系统误差在不同区域并非是一个常数，所以采用是一个常数，所以采用能更好地反映实际情况，能更好地反映实际情况，提高坐标转换的精度。提高坐标转换的精度。 第三节第三节 不同大地坐标系统之间的转换不同大地坐标系统之间的转换 应用大地测量学应用大地测量学 不同大地坐标系的转换是指不同大地坐标系的转换是指的两个大地的两个大地坐标系统之间的坐标转换。空间一点坐标系统之间的坐标转换。空间一点P P对于第一个参考椭球其大地对于第一个参考椭球其大地坐标为（坐标为（B1B1，L1L1，H1H1）

17、，当椭球元素及其定位变化后，），当椭球元素及其定位变化后，P P点的大地点的大地坐标变化了（坐标变化了（dB,dL,dHdB,dL,dH），对于变化后的第二个参考椭球），对于变化后的第二个参考椭球P P点的大点的大地坐标为（地坐标为（B2B2，L2L2，H2H2）。显然，不同大地坐标系的转换公式为）。显然，不同大地坐标系的转换公式为 只要求出大地坐标的变化量，就可以按上式进行不同大地坐标只要求出大地坐标的变化量，就可以按上式进行不同大地坐标系的转换。根据椭球元素和定位的变化推求点的大地经纬度和大地系的转换。根据椭球元素和定位的变化推求点的大地经纬度和大地高的变化的公式，叫做高的变化的公式，叫做

18、。 dHHHdLLLdBBB121212第三节第三节 不同大地坐标系统之间的转换不同大地坐标系统之间的转换 应用大地测量学应用大地测量学 由第二节空间直角坐标和大地坐标的关系式可知，点的空间大由第二节空间直角坐标和大地坐标的关系式可知，点的空间大地直角坐标是椭球几何元素（长半径地直角坐标是椭球几何元素（长半径a a和扁率和扁率f f）和椭球定位元素）和椭球定位元素（B B，L L，H H）的函数。当椭球元素和定位结果发生变化时，点的空）的函数。当椭球元素和定位结果发生变化时，点的空间大地直角坐标必然发生变化。间大地直角坐标必然发生变化。 dHHZdLLZdBBZdffZdaaZdZdHHYdL

19、LYdBBYdffYdaaYdYdHHXdLLXdBBXdffXdaaXdX第三节第三节 不同大地坐标系统之间的转换不同大地坐标系统之间的转换 应用大地测量学应用大地测量学 fdfBBeMadaBeNBdZLdYBLdXBdH1sin)sin1 ()sin1 (sinsincoscoscos222221cossin)sin2(sincoscossinsincossin1222fdfBBBeMadaBBNeBdZLdYBLdXBHMdB)cossecsinsec(1LdYBLdXBHNdL第三节第三节 不同大地坐标系统之间的转换不同大地坐标系统之间的转换 应用大地测量学应用大地测量学 fdfBB

20、eMadaBeNmBeNLBBNeLBBNeBZLYBLXBdHYX1sin)sin1 ()sin1 ()sin1 (coscossinsincossinsinsincoscoscos2222222220001cossin)sin2(sincos1cossincossin)cossinsincossin(12222000fdfBBBeMadaBBNeHMBmBeMNLLBZLYBLXBHMdBYXzYXLBLBLYBLXBHNdLsintancostan)cossecsinsec(100第三节第三节 不同大地坐标系统之间的转换不同大地坐标系统之间的转换 应用大地测量学应用大地测量学 （X1,Y

21、1,Z1X1,Y1,Z1）（B1,L1,H1B1,L1,H1）（X2,Y2,Z2X2,Y2,Z2）（B2,L2,H2B2,L2,H2）BrusaBrusa七参数公式七参数公式第三节第三节 不同大地坐标系统之间的转换不同大地坐标系统之间的转换 应用大地测量学应用大地测量学 1cossin)sin2(sincos1cossincossin)cossinsincossin(12222000fdfBBBeMadaBBNeMBmBeMNLLBZLYBLXBMdBYXzYXLBLBLYBLXBNdLsintancostan)cossecsinsec(100只要在大地坐标微分公式中，将只要在大地坐标微分公式

22、中，将H=0H=0代入即得到二维大代入即得到二维大地坐标转换模型：地坐标转换模型： 第四节第四节 平面坐标系统之间的转换平面坐标系统之间的转换 应用大地测量学应用大地测量学 思路：将不同的大地坐标（思路：将不同的大地坐标（B B，L L）用各自的椭球参数分别按高）用各自的椭球参数分别按高斯正形投影正算公式变换到高斯平面上，变为不同的二维高斯投影斯正形投影正算公式变换到高斯平面上，变为不同的二维高斯投影平面坐标（平面坐标（x x，y y）。此时，可以按二维高斯投影坐标变换模型进行）。此时，可以按二维高斯投影坐标变换模型进行坐标转换，再将转换后的高斯平面坐标按高斯投影反算公式变换为坐标转换，再将转

23、换后的高斯平面坐标按高斯投影反算公式变换为相应的大地坐标。相应的大地坐标。 dBBydLLydydBBxdLLxdx第四节第四节 平面坐标系统之间的转换平面坐标系统之间的转换 应用大地测量学应用大地测量学 cossinsincos00mymxYYmymxXXiiiiii00,YX 称为坐标变换的平移参数，m称为尺度比参数，称为旋转角参数。第五节第五节 局部坐标系统的选择与坐标转换局部坐标系统的选择与坐标转换 应用大地测量学应用大地测量学 按高斯正形投影按高斯正形投影6 6分带或分带或3 3分带所建立的高斯平面坐分带所建立的高斯平面坐标系统通常称为国家统一坐标系统。高斯投影会引起长度变标系统通常

24、称为国家统一坐标系统。高斯投影会引起长度变形，投影带的边沿长度变形更大。形，投影带的边沿长度变形更大。 工程测量采用国家统一坐标系统时，控制网实测边长应工程测量采用国家统一坐标系统时，控制网实测边长应化算为高斯平面边长。测图时地面长度化算为高斯平面边长化算为高斯平面边长。测图时地面长度化算为高斯平面边长要加改正；另外地面点如果高出椭球面一定高度，则地面长要加改正；另外地面点如果高出椭球面一定高度，则地面长度归算至椭球面上也要加改正。度归算至椭球面上也要加改正。 第五节第五节 局部坐标系统的选择与坐标转换局部坐标系统的选择与坐标转换 应用大地测量学应用大地测量学 地面水平长度归算至国家规定的椭球

25、面上要加如下改正：地面水平长度归算至国家规定的椭球面上要加如下改正：式中，式中，RARA为长度所在方向的椭球曲率半径，为长度所在方向的椭球曲率半径，HmHm为长度所在高程面为长度所在高程面对于椭球面的高差，对于椭球面的高差，s s为实地测量的水平长度。为实地测量的水平长度。例：例：Hm=1000mHm=1000m，s=10000ms=10000m，s=-1.57ms=-1.57m sRHsAm第五节第五节 局部坐标系统的选择与坐标转换局部坐标系统的选择与坐标转换 应用大地测量学应用大地测量学 椭球面上的长度投影至高斯平面要加如下的改正：椭球面上的长度投影至高斯平面要加如下的改正： 式中，式中，

26、 为长度两端点高斯平面坐标为长度两端点高斯平面坐标y y坐标的平均值。坐标的平均值。S S为椭为椭球面边长。球面边长。R R为边长中点处椭球平均半径。为边长中点处椭球平均半径。例：例： =113km=113km，S=10000mS=10000m，S=+1.57mS=+1.57m SRySm222mymy第五节第五节 局部坐标系统的选择与坐标转换局部坐标系统的选择与坐标转换 应用大地测量学应用大地测量学 式中：各符号的含义同上，式中：各符号的含义同上，。 sRHSRyAmm222第五节第五节 局部坐标系统的选择与坐标转换局部坐标系统的选择与坐标转换 应用大地测量学应用大地测量学 取取S=sS=s

27、，R=RA=6371kmR=RA=6371km，Y Y、H H以以kmkm为单位，将长度综合变形公为单位，将长度综合变形公式写成相对变形的形式：式写成相对变形的形式： 上式表明，采用国家统一坐标系统所产生的长度综合变形与上式表明，采用国家统一坐标系统所产生的长度综合变形与该长度所在的该长度所在的有关。有关。 我国我国工程测量规范工程测量规范和和城市测量规范城市测量规范均对长度综合变均对长度综合变形的容许值作出了明确规定，选择独立坐标系时，应保证长度综形的容许值作出了明确规定，选择独立坐标系时，应保证长度综合变形不超过合变形不超过的这一原则。的这一原则。 5210)7 .1500123. 0(H

28、ys第五节第五节 局部坐标系统的选择与坐标转换局部坐标系统的选择与坐标转换 应用大地测量学应用大地测量学 将长度综合变形的容许值将长度综合变形的容许值1 1：4 4万代入相对变形公式，得万代入相对变形公式，得 以以H H为纵坐标轴，为纵坐标轴， y y为横坐标轴绘右图为横坐标轴绘右图159. 0)10(783. 042yH第五节第五节 局部坐标系统的选择与坐标转换局部坐标系统的选择与坐标转换 应用大地测量学应用大地测量学 所谓适用区，即如果地面长度平均高程和平均横坐标值位于该区域，所谓适用区，即如果地面长度平均高程和平均横坐标值位于该区域，则长度综合变形小于则长度综合变形小于1:41:4万。万

29、。 例如例如1 1、2 2测区，测区中地面点的高程测区，测区中地面点的高程H H和横坐标和横坐标Y Y都满足测区所限定都满足测区所限定的范围，则不必选择独立坐标系。的范围，则不必选择独立坐标系。 而而3 3、4 4、5 5测区位于不适用区，其长度综合变形大于测区位于不适用区，其长度综合变形大于1:41:4万，为测图万，为测图方便，可以选择独立坐标系方便，可以选择独立坐标系, ,有以下三种选择方法：有以下三种选择方法：u选择选择H H值，保证长度综合变形小于值，保证长度综合变形小于1:41:4万，万，“3 3测区测区”可以考虑这种选择可以考虑这种选择; ;u选择选择y y值，保证长度综合变形小于

30、值，保证长度综合变形小于1:41:4万，万，“4 4测区测区”可以考虑这种选择；可以考虑这种选择；u同时选择同时选择H H和和y y值，保证长度综合变形小于值，保证长度综合变形小于1:41:4万，万，“5 5测区测区”可以考虑可以考虑这种选择。这种选择。 第五节第五节 局部坐标系统的选择与坐标转换局部坐标系统的选择与坐标转换 应用大地测量学应用大地测量学 如果地面高出椭球面，地面长度归算到椭球面与从椭球面投影如果地面高出椭球面，地面长度归算到椭球面与从椭球面投影到高斯平面，所加的两项长度改正有互相抵偿的性质。设想，改变到高斯平面，所加的两项长度改正有互相抵偿的性质。设想，改变椭球的半径，则地面

31、点的高程随之改变。如果高程椭球的半径，则地面点的高程随之改变。如果高程H H值改变到满足长值改变到满足长度综合变形为度综合变形为0 0，即：，即：则：则：H H为改变椭球面后，地面点至新选椭球面（抵偿高程面）的高程。若为改变椭球面后，地面点至新选椭球面（抵偿高程面）的高程。若y y以百公里为单位，以百公里为单位，H H以米为单位，则以米为单位，则 2785yH sRysRH222637100022yH第五节第五节 局部坐标系统的选择与坐标转换局部坐标系统的选择与坐标转换 应用大地测量学应用大地测量学 设地面点平均高程为设地面点平均高程为HmHm，抵偿高程面至原椭球面的高程，抵偿高程面至原椭球面

32、的高程H H抵抵为：为： H H抵抵= =地面高程地面高程Hm-H Hm-H 例一：地面点横坐标例一：地面点横坐标y0kmy0km，地面点平均高程，地面点平均高程Hm=400mHm=400m，计算，计算H=0mH=0m，则则H H抵抵=400m=400m。则所选抵偿高程面（新的椭球面）为地面平均高程面。则所选抵偿高程面（新的椭球面）为地面平均高程面。例二：地面点横坐标例二：地面点横坐标y=91kmy=91km，地面点平均高程，地面点平均高程Hm=400mHm=400m，计算，计算H=650mH=650m，则则H H抵抵=-250m=-250m。第五节第五节 局部坐标系统的选择与坐标转换局部坐标

33、系统的选择与坐标转换 应用大地测量学应用大地测量学 抵偿高程面确定后，地面点在独立抵偿高程面确定后，地面点在独立坐标系中的坐标（坐标系中的坐标（XDXD、YDYD）与国家统一）与国家统一坐标系坐标（坐标系坐标（X X、Y Y）之间的关系按如下）之间的关系按如下方法计算：方法计算： 选择其中一个国家大地点作为选择其中一个国家大地点作为“原原点点”，保持它的国家统一坐标（，保持它的国家统一坐标（x0 x0，y0y0）不变，将其它大地点坐标（不变，将其它大地点坐标（x x，y y）换算）换算到抵偿高程面相应的坐标系中。公式如到抵偿高程面相应的坐标系中。公式如右所示：右所示： RHyyyyRHxxxx

34、DDDD)(,)(00第五节第五节 局部坐标系统的选择与坐标转换局部坐标系统的选择与坐标转换 应用大地测量学应用大地测量学 此项选择为保持高程不变，改变高斯投影的中央子午线，地面此项选择为保持高程不变，改变高斯投影的中央子午线，地面点的点的y y值改变，使之满足值改变，使之满足 即：长度综合变形为零的条件。即：长度综合变形为零的条件。 地面点在独立坐标系中的坐标（地面点在独立坐标系中的坐标（XDXD、YDYD）与国家统一坐标系坐）与国家统一坐标系坐标（标（X X、Y Y）之间的关系）之间的关系计算。计算。 2785yH 第五节第五节 局部坐标系统的选择与坐标转换局部坐标系统的选择与坐标转换 应

35、用大地测量学应用大地测量学 此项选择为既选择投影面，又选择投影带。选择后，保证测区此项选择为既选择投影面，又选择投影带。选择后，保证测区中心处中心处y0y0，H0H0，此时，长度综合变形为最小。，此时，长度综合变形为最小。 例四：在国家统一坐标系中，地面点横坐标例四：在国家统一坐标系中，地面点横坐标y=63kmy=63km，地面点平，地面点平均高程均高程Hm=800mHm=800m，按相对变形公式计算的综合投影变形为，按相对变形公式计算的综合投影变形为1/8281/828。选。选择独立坐标系时，首先选择过测区中心的经度为投影带的中央子午择独立坐标系时，首先选择过测区中心的经度为投影带的中央子午

36、线经度线经度L0L0，此时，在新选择的投影带中，测区地面点的横坐标，此时，在新选择的投影带中，测区地面点的横坐标Y0Y0；再按例一的方法选择过测区平均高程面为新的椭球面，即再按例一的方法选择过测区平均高程面为新的椭球面，即H H抵抵=800m=800m。 地面点在独立坐标系中的坐标（地面点在独立坐标系中的坐标（XDXD、YDYD）与国家统一坐标系坐）与国家统一坐标系坐标（标（X X、Y Y）之间的关系按如下方法计算：）之间的关系按如下方法计算：先进行换带计算，再按（一）方法计算选定坐标系的坐标值。先进行换带计算，再按（一）方法计算选定坐标系的坐标值。第六节第六节 天球坐标系与地球坐标系的转换天

37、球坐标系与地球坐标系的转换 应用大地测量学应用大地测量学 地球在日、月和其他天体引力的作用下，在绕太阳运行时，其地球在日、月和其他天体引力的作用下，在绕太阳运行时，其自转轴方向并不保持恒定。地球自转轴的变化，意味着天球南北极自转轴方向并不保持恒定。地球自转轴的变化，意味着天球南北极的运动，即北天极绕北黄极（过天球中心垂直与黄道平面的直线和的运动，即北天极绕北黄极（过天球中心垂直与黄道平面的直线和天球表面的交点）作缓慢的旋转运动。天球表面的交点）作缓慢的旋转运动。天文学天文学中把天极的运动分解中把天极的运动分解为为。 天极位置的变化使天极有瞬时极（真）天极和平天极之分。相天极位置的变化使天极有瞬

38、时极（真）天极和平天极之分。相应的天球赤道也有真与平之分。天极的变化必然导致天球赤道面的应的天球赤道也有真与平之分。天极的变化必然导致天球赤道面的变化，实际反映出春分点位置的变化。这样，以天球赤道面和春分变化，实际反映出春分点位置的变化。这样，以天球赤道面和春分点定义的天球坐标系便有了瞬时极（真）天球坐标系与平天球坐标点定义的天球坐标系便有了瞬时极（真）天球坐标系与平天球坐标系。二者的转换系。二者的转换来实现，可从天文来实现，可从天文年历中查取。年历中查取。 第六节第六节 天球坐标系与地球坐标系的转换天球坐标系与地球坐标系的转换 应用大地测量学应用大地测量学 瞬时极地球坐标系即真地球坐标系原点

39、为地球质心，瞬时极地球坐标系即真地球坐标系原点为地球质心，Z Z轴指向轴指向瞬时地球自转方向，瞬时地球自转方向，X X轴指向瞬时赤道面和包含瞬时地球自转轴与轴指向瞬时赤道面和包含瞬时地球自转轴与平均天文台子午面之交线方向，平均天文台子午面之交线方向，Y Y轴与轴与X X、Z Z轴构成右手系。轴构成右手系。 地球瞬时自转轴在地球上随时间而变，称为地极移动，简称极地球瞬时自转轴在地球上随时间而变，称为地极移动，简称极移。极移使点的纬度、经度和方位角发生变化，地面点的瞬时极地移。极移使点的纬度、经度和方位角发生变化，地面点的瞬时极地球坐标不固定。实际应用中需要建立一个在地球上固定不变的坐标球坐标不固

40、定。实际应用中需要建立一个在地球上固定不变的坐标系系-平地球坐标系。平地球坐标系。第七节第七节 GPS高程与局部地区大地水准面精化问题高程与局部地区大地水准面精化问题 应用大地测量学应用大地测量学 为了满足经典大地测量中地面观测值归算至椭球面的需要，大为了满足经典大地测量中地面观测值归算至椭球面的需要，大地点的高程应该采用大地高程。地面点的大地高等于水准高程加上地点的高程应该采用大地高程。地面点的大地高等于水准高程加上高程异常高程异常。高程异常。高程异常按天文水准或天文重力水准方法测定，其按天文水准或天文重力水准方法测定，其精度为米级。这对于观测值的归算是可以满足的。精度为米级。这对于观测值的

41、归算是可以满足的。 随着社会的发展与进步，为了适应现代空间技术、地球科学以随着社会的发展与进步，为了适应现代空间技术、地球科学以及军事科学等的需要，提出了精化和改善我国似大地水准面的这一及军事科学等的需要，提出了精化和改善我国似大地水准面的这一迫切要解决的问题。精化和改善我国似大地水准面也是现代大地测迫切要解决的问题。精化和改善我国似大地水准面也是现代大地测量学的任务之一。用量学的任务之一。用GPSGPS水准方法精化和改善似大地水准面是目前水准方法精化和改善似大地水准面是目前较好的一种方法。较好的一种方法。 第七节第七节 GPS高程与局部地区大地水准面精化问题高程与局部地区大地水准面精化问题 应用大地测量学应用大地测量学