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二、坐标系、基准和坐标系统 测量的基本任务就是确定物体在空间中的位置、姿态及其运动轨迹。而对这些特征的描述都是建立在某一个特定的空间框架和时间框架之上的。所谓空间框架就是我们常说的坐标系统，而时间框架就是我们常说的时间系统。 第一节 概述 常规测量通常将某点在空间的位置分解为平面位置和高程位置关系 ——平面坐标系统(经纬度、平面直角坐标)和高程坐标系统(正常高或正高)迭加表述。这种表达理论的不够严密还能构成一个完整的空间三维坐标体，但即能满足大多数测量定位的需要，因此，成为长期以来，几乎所有测量定位的主要表述方法。 常规测量中，总的平面位置一般是用国家坐标系或地方独立坐标系表示，而高程则是用相对某一大地水准面的高程系来表示。 GPS卫星定位测量是用三维地心坐标系(WGS-84坐标系)为依据来测定和表示总的空间位置，它即可用地心空间坐标系（X，Y，Z）表示，也可用椭球大地坐标系为大地纬度、大地经度、大地高（B，L，H）表示。 GPS定位测量数据处理中，需要考虑如何将GPS测量成果由WGS-84世界地心坐标系转换至国家或地方独立坐标系。 第二节 基础知识 第三节 测绘基准 1.大地基准 2.高程基准 3.重力基准 4.深度基准 一、测绘系统的概念 第四节 坐标系统 二、坐标系的分类 2.空间大地坐标系 空间大地坐标系是采用大地经度（L）、大地纬度（B）和大地高（H）来描述空间位置的。纬度是空间的点与参考椭球面的法线与赤道面的夹角，经度是空间中的点与参考椭球的自转轴所在的面与参考椭球的起始子午面的夹角，大地高是空间点沿参考椭球的法线方向到参考椭球面的距离。 3.平面直角坐标系 平面直角坐标系是利用投影变换，将空间坐标（空间直角坐标或空间大地坐标）通过某种数学变换映射到平面上，这种变换又称为投影变换。投影变换的方法有很多，如UTM投影、Lambuda投影等，在我国采用的是高斯-克吕格投影，也称为高斯投影。 1、坐标系的变换方法 在相同的基准下，将空间直角坐标转换成为空间大地坐标的公式为： 将空间直角坐标转换成为空间大地坐标也可以采用如下的直接算法： 2）大地坐标系与平面直角坐标系间的转换 2、坐标系统的转换方法 第三节 常用坐标系 2、1954年北京坐标系 3、1980年西安大地坐标系 4、 2000国家大地坐标系 国家测绘局关于启用2000国家大地坐标系的公告 （1）2000国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数如下： 长半轴a＝6378137m 扁率f＝1/298.257222101 地心引力常数GM＝3.986004418×1014m3s-2 自转角速度ω＝7.292l15×10-5rads-1 （2）2000国家大地坐标系与现行国家大地坐标系转换、衔接的过渡期为8—10年。 现有各类测绘成果，在过渡期内可沿用现行国家大地坐标系；2008年7月1日后新生产的各类测绘成果应采用2000国家大地坐标系。 现有地理信息系统，在过渡期内应逐步转换到2000国家大地坐标系；2008年7月1日后新建设的地理信息系统应采用2000国家大地坐标系。 使用2000国家大地坐标系基本要求 1、各省市已建立的GPSC级网、城市GPS控制网的地心坐标成果需转换到ITRF97框架，2000.0历元。转换后的成果可作为2000国家大地坐标系下的坐标成果。 2、依法建立的相对独立的平面坐标系统仍可继续使用，必须建立与2000国家大地坐标系的联系。 3、各地方、部门在1954年北京坐标系或1980西安坐标系下建立的地理信息数据库，使用测绘部门提供的原坐标系与2000国家大地坐标系的重合控制点计算模型转换参数，完成相应的地理信息数据库转换。 4、2000国家大地坐标系下的地形图分带、分幅及编号采用现有的规范，平面坐标投影方式不变，但在平面坐标投影计算中必须使用2000国家大地坐标系的地球椭球参数。 5、 国际地球参考框架 可以采用下面的级数展开式计算： 的项需要基于底点纬度 来计算，关于底点纬度的计算， 其中： 且： 不同坐标系统的转换本质上是不同基准间的转换，不同基准间的转换方法有很多，其中，最为常用的有布尔沙模型，又称为七参数转换法。 七参数转换法是： 设两空间直角坐标系间有 七个转换参数―3个平移参 数、3个旋转参数和1个尺 度参数。 若： 为某点在空间直角坐标系A的坐标； 为该点在空间直角坐标系B的坐标； 为空间直角坐标系A转换到空间直角坐标系B的平移参数； 为空间直角坐标系A转换到空间直角坐标系B的旋转参数； 为空间直角坐标系A转换到空间直角坐标系B的尺度参数。 则由空间直角坐标系A到空间直角坐标系B的转换关系为： 其中： 因 则有： 也可将