文档介绍：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-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
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,,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。
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,,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。
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。
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
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。