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坐标转换原理 总工办： 鲍志雄 目录 坐标系统分类 地球参心坐标系的几种表达形式 参考椭球及常用椭球 高程系统 投影及常见投影 几种常用坐标转换的流程 坐标转换软件 坐标系统分类 一类是空固坐标系统 与地球自转无关，用于描述卫星的位置和状态极其方便 一类是地固坐标系统 对于表达地面观测站的位置和处理GPS观测数据比较方便 地球参心坐标系的表现形式 大地坐标(B,L,H) 空间直角坐标(X,Y,Z) 两种表现形式的 转换是严密的 x z y 参考椭球 在经典大地测量学中，为了便于观测成果的处理和坐标传算，选择一个椭球面来作为计算的参考面。 两个重要参数： a 椭球长半径 f 椭球扁率 常见的几种椭球 坐标系统 参考椭球 a(m) f 北京54 Krassovsky 1940 6378245 1/298.3 国家1980 IAG 78 6378140 1/298.257 WGS84(GPS) WGS 1984 6378137 1/298.257223 PZ90 (GLONASS) PZ -90 6378136 1/298.257839 CGCS2000 ITRS2000 6378137 1/298.2572 高程系统 大地坐标(B,L,H) 空间直角坐标(X,Y,Z) 高程系统 北京54 1956年黄海高程系 国家80 1985年国家高程系统 水准原点差距 H85 = H56=-0.029m 高程异常求取方法 高程异常值的解析法求取方法：高程拟合计算 高程异常值的等值线求取方法：似大地水准面格网 投影概念 地图投影是将地球面上的经纬网描述到平面上的数学方法，使用地图投影，可以将地球表面完整的表示在平面上，但是是通过对投影范围内某一区域的均匀拉伸和对另外一区域内的均匀缩小实现的。 投影正算 投影反算 B L H ---------〉平面上 xyh 平面上xyh ----------〉B L H 常见投影（一） 按变形性质分类 等角投影 角度变形不大的投影 等距离投影 面积变形不大的投影 等面积投影 角 度 变 形 增 大 的 趋 向 面积变形增大趋向 常见投影（二） 方位投影 圆锥投影 圆柱投影 常见投影（三） 高斯投影 高斯投影三度带 3*N 高斯投影六度带 6N-3 自定义高斯投影 自定义 TM投影（横轴莫卡托投影） UTM –通用横轴莫卡托投影 投影参数 带号N，中央子午线Lo,投影变形,高程, X加常数,Y加常数 K比例系数 平面坐标转换 平面坐标转换 多应用于 北京54，国家80 与当地自定义 坐标系之间的转换 四个参数 X0平移 Y0平移 θ 坐标轴旋转 K 尺度 椭球转换 不同椭球(坐标系)的转换 多应用于WGS84 坐标与北京54， 国家80，当地坐标 之间的转换 七个参数 X0平移 Y0平移 Z0平移 Xw旋转 Yw旋转 Zw旋转 K 尺度 计算方法： 3个以上公共坐标(BLH或者XYZ) 不同(椭球)坐标系的转换流程 空间直角坐标(X,Y,Z) 大地坐标(B,L,H) 平面直角坐标(x,y,h) 当地平面坐标(x,y) 空间直角坐标(X,Y,Z) 大地坐标(B,L,H) 平面直角坐标(x,y,h) 当地平面坐标(x,y) 投影反算 投影正算 平面转换 平面转换 椭球转换 不同(椭球)坐标系的转换流程 几种椭球转换模型的特点： 1.三参数法： 七参数方法的简化，只取X平移，Y平移，Z平移。 运用于信标，SBAS,固定差改正以及精度要求不高的地方， 用于RTK模式下，作用距离在5km范围较平坦的地方（基站开机模式） 2.布尔莎七参数法： 标准的七参数方法，使用X，Y，Z平移，X，Y，Z旋转，K尺度 作用范围较大和距离较远，通常用于RTK模式或者RTD模式的 WGS84到北京54和国家80的转换，已知点要三个以上，要求较高。 3.四参数+高程拟合： 使用X,Y平移，a旋转，k尺度还有高程拟合参数 也是RTK常用的一种作业模式，通过四参数完成WGS84平面到当地平面 的转换，利用高程拟合完成WGS84椭球高到当地水准的拟合。