《大地測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《大地測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換（43頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第七章 大地測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),山東科技大學(xué)地科學(xué)院測(cè)繪系,第一節(jié) 我國(guó)的大地坐標(biāo)系統(tǒng)簡(jiǎn)介,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),1954年北京坐標(biāo)系 1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系 1954年北京坐標(biāo)系（整體平差轉(zhuǎn)換值）,第一節(jié) 我國(guó)的大地坐標(biāo)系統(tǒng)簡(jiǎn)介,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),一、1954年北京坐標(biāo)系 1954年，總參測(cè)繪局在有關(guān)方面的建議與支持下，鑒于當(dāng)時(shí)的歷史條件，采取先將我國(guó)一等鎖與前蘇聯(lián)遠(yuǎn)東一等鎖相聯(lián)接，然后以連接處呼瑪，吉拉林，東寧基線網(wǎng)擴(kuò)大邊端點(diǎn)的前蘇聯(lián)1942年普爾科沃坐標(biāo)系的坐標(biāo)為起算數(shù)據(jù)，平差我國(guó)東北及東部一等鎖，這樣從蘇聯(lián)傳算來(lái)的坐標(biāo)系定名為1954年北京坐標(biāo)系。 1954年北京坐標(biāo)系實(shí)
2、際上是前蘇聯(lián)1942年普爾科沃坐標(biāo)系在我國(guó)的延伸，但我國(guó)坐標(biāo)系的大地點(diǎn)高程（1956年黃海高程系）卻與前蘇聯(lián)坐標(biāo)系的計(jì)算基準(zhǔn)面不同，因此嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，二者不是完全相同的大地坐標(biāo)系。,第一節(jié) 我國(guó)的大地坐標(biāo)系統(tǒng)簡(jiǎn)介,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),一、1954年北京坐標(biāo)系特點(diǎn) 1954年北京坐標(biāo)系屬于參心坐標(biāo)系； 采用克拉索夫斯基橢球參數(shù)； 多點(diǎn)定位； 大地水準(zhǔn)面差距由43個(gè)點(diǎn)（在蘇聯(lián)天文大地網(wǎng)中均勻選?。┙獾?； 參考橢球定向時(shí)令 ； 大地原點(diǎn)是前蘇聯(lián)的普爾科沃； 大地點(diǎn)高程是以1956年青島驗(yàn)潮站求出的黃海平均海水面為基準(zhǔn)； 高程異常是以前蘇聯(lián)1955年大地水準(zhǔn)面重新平差結(jié)果為起算值，按我國(guó)天文水準(zhǔn)路線
3、推算出來(lái)的； 提供的大地點(diǎn)成果是局部平差結(jié)果。,,第一節(jié) 我國(guó)的大地坐標(biāo)系統(tǒng)簡(jiǎn)介,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),一、1954年北京坐標(biāo)系問(wèn)題和缺點(diǎn) 克拉索夫斯基橢球比現(xiàn)代精確橢球相差過(guò)大； 只涉及兩個(gè)幾何性質(zhì)的橢球參數(shù)（a和），滿足不了當(dāng)今理論研究和實(shí)際工作中所需四個(gè)地球橢球基本參數(shù)的要求； 處理重力數(shù)據(jù)時(shí)采用的是赫爾默特1901到1909年正常重力公式，與之相應(yīng)的赫爾默特扁球不是旋轉(zhuǎn)橢球，它與克拉索夫斯基橢球是不一致的； 對(duì)應(yīng)的參考橢球面與我國(guó)大地水準(zhǔn)面存在著自西向東明顯的系統(tǒng)性傾斜，在東部地區(qū)高程異常最大達(dá)到65米，全國(guó)范圍平均29米； 橢球定向不明確，橢球短軸指向既不是CIO,也不是我國(guó)的JYD196
4、8.0； 起始子午面不是國(guó)際時(shí)間局BIH所定義的格林尼治平均天文臺(tái)子午面，給坐標(biāo)換算帶來(lái)一些不便和誤差； 坐標(biāo)系未經(jīng)整體平差而僅是局部平差成果，點(diǎn)位精度不高，也不均勻； 名不副實(shí)，容易引起一些誤解。,,第一節(jié) 我國(guó)的大地坐標(biāo)系統(tǒng)簡(jiǎn)介,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),一、1954年北京坐標(biāo)系中國(guó)大陸大地水準(zhǔn)面起伏,,,,第一節(jié) 我國(guó)的大地坐標(biāo)系統(tǒng)簡(jiǎn)介,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),二、1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系特點(diǎn) 1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系屬參心大地坐標(biāo)系； 采用既含幾何參數(shù)又含物理參數(shù)的四個(gè)橢球基本參數(shù)。數(shù)值采用1975年IUGG第16屆大會(huì)的推薦值； 多點(diǎn)定位； 定向明確。地球橢球短軸平行于由地球質(zhì)心指向地極原點(diǎn)JYD19
5、68.0方向，起始大地子午面平行于我國(guó)起始天文子午面； 大地原點(diǎn)在我國(guó)中部：陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)，簡(jiǎn)稱西安原點(diǎn)； 大地點(diǎn)高程以1956年青島驗(yàn)潮站求出的黃海平均海水面為基準(zhǔn)； 1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系建立后，進(jìn)行了全國(guó)天文大地網(wǎng)整體平差，計(jì)算了5萬(wàn)余個(gè)點(diǎn)的成果。,,,,第一節(jié) 我國(guó)的大地坐標(biāo)系統(tǒng)簡(jiǎn)介,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),二、1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系中國(guó)大陸大地水準(zhǔn)面起伏,,,,,第一節(jié) 我國(guó)的大地坐標(biāo)系統(tǒng)簡(jiǎn)介,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),三、1954年北京坐標(biāo)系（整體平差轉(zhuǎn)換值） 它是在1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上，改變IUGG1975年橢球至克拉索夫斯基橢球，通過(guò)在空間三個(gè)坐標(biāo)軸上進(jìn)行平移而來(lái)的。因此，
6、其坐標(biāo)值仍體現(xiàn)了整體平差的特點(diǎn)，精度和1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系相同，克服了1954年北京坐標(biāo)系局部平差的缺點(diǎn)；其坐標(biāo)軸和1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系坐標(biāo)軸相互平行，所以它的定向明確；它的橢球參數(shù)恢復(fù)為1954年北京坐標(biāo)系的橢球參數(shù)，從而使其坐標(biāo)值和1954年北京坐標(biāo)系局部平差坐標(biāo)值相差較小。,,,,,,第一節(jié) 我國(guó)的大地坐標(biāo)系統(tǒng)簡(jiǎn)介,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),三、1954年北京坐標(biāo)系（整體平差轉(zhuǎn)換值） 屬參心大地坐標(biāo)系；短軸采用克拉索夫斯基橢球參數(shù)； 多點(diǎn)定位，參心雖和1954年北京坐標(biāo)系參心不相一致，但十分接近； 定向明確，與1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系的定向相同； 大地原點(diǎn)與1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系相同，但
7、大地起算數(shù)據(jù)不同； 大地點(diǎn)高程基準(zhǔn)是以1956年青島驗(yàn)潮站求出的黃海平均海水面為基準(zhǔn)； 提供坐標(biāo)是1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系整體平差轉(zhuǎn)換值，精度一致； 用于測(cè)圖坐標(biāo)系，對(duì)于1:5萬(wàn)以下比例尺測(cè)圖，新舊圖接邊，不會(huì)產(chǎn)生明顯裂痕。,,,,,,第一節(jié) 我國(guó)的大地坐標(biāo)系統(tǒng)簡(jiǎn)介,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),三、1954年北京坐標(biāo)系（整體平差轉(zhuǎn)換值）,,,,,,三個(gè)坐標(biāo)系的關(guān)系如下圖,第二節(jié) 大地坐標(biāo)與三維直角坐標(biāo)的換算關(guān)系,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),空間大地直角坐標(biāo)（X,Y,Z）與空間大地坐標(biāo)（B,L,H）是屬于同一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)下的兩種不同的坐標(biāo)表示方式，它們之間存在著唯一的數(shù)學(xué)”換算“關(guān)系。,,,,,,一、由（B,L,H）求（
8、X,Y,Z）,第二節(jié) 大地坐標(biāo)與三維直角坐標(biāo)的換算關(guān)系,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,二、由（X,Y,Z）求（B,L,H）,,大地緯度B需要迭代計(jì)算,第三節(jié) 不同大地坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,對(duì)于不同的參數(shù)橢球，橢球的定位和定向不同，相應(yīng)的大地坐標(biāo)系統(tǒng)是不同的。實(shí)際應(yīng)用中，需要進(jìn)行不同大地坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換。不同大地坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換分為不同空間直角坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換和不同大地坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。,,第三節(jié) 不同大地坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,一、不同空間直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換 （一）歐勒角 不同空間直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，包括三個(gè)坐標(biāo)軸的平移和坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)，以及兩個(gè)坐標(biāo)系的尺度比參數(shù)
9、，坐標(biāo)軸之間的三個(gè)旋轉(zhuǎn)角叫歐勒角。,,第三節(jié) 不同大地坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,一、不同空間直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換 （二）布爾莎七參數(shù)公式 用七參數(shù)進(jìn)行空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換有布爾莎公式，莫洛琴斯基公式和范氏公式等。下面給出布爾莎七參數(shù)公式,,,第三節(jié) 不同大地坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,一、不同空間直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換 （三）三參數(shù)法 三參數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式是在假設(shè)兩坐標(biāo)系間各坐標(biāo)軸相互平行，軸系間不存在歐勒角的條件下得出的。實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)闅W勒角不大，可以用三參數(shù)公式近似地進(jìn)行空間直角坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。,,,,第三節(jié) 不同大地坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,
10、,,一、不同空間直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換 （四）坐標(biāo)轉(zhuǎn)換多項(xiàng)式回歸模型 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換七參數(shù)公式屬于相似變換模型。大地控制網(wǎng)中的系統(tǒng)誤差一般呈區(qū)域性，當(dāng)區(qū)域較小時(shí)，區(qū)域性的系統(tǒng)誤差被相似變換參數(shù)擬合，故局部區(qū)域的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換采用七參數(shù)公式模型是比較適宜的。但對(duì)全國(guó)或一個(gè)省區(qū)范圍內(nèi)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，可以采用多項(xiàng)式回歸模型，將各區(qū)域的系統(tǒng)偏差擬合到回歸參數(shù)中，從而提高坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度。 兩種不同空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換時(shí)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的精度取決于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型和求解轉(zhuǎn)換系數(shù)的公共點(diǎn)坐標(biāo)精度，此外，還與公共點(diǎn)的分布有關(guān)。鑒于地面控制網(wǎng)系統(tǒng)誤差在不同區(qū)域并非是一個(gè)常數(shù)，所以采用分區(qū)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換能更好地反映實(shí)際情況，提高坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的精
11、度。,,,,第三節(jié) 不同大地坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,二、不同大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換 不同大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換是指橢球元素及其定位不同的兩個(gè)大地坐標(biāo)系統(tǒng)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。空間一點(diǎn)P對(duì)于第一個(gè)參考橢球其大地坐標(biāo)為（B1，L1，H1），當(dāng)橢球元素及其定位變化后，P點(diǎn)的大地坐標(biāo)變化了（dB,dL,dH），對(duì)于變化后的第二個(gè)參考橢球P點(diǎn)的大地坐標(biāo)為（B2，L2，H2）。顯然，不同大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換公式為 只要求出大地坐標(biāo)的變化量，就可以按上式進(jìn)行不同大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。根據(jù)橢球元素和定位的變化推求點(diǎn)的大地經(jīng)緯度和大地高的變化的公式，叫做大地坐標(biāo)微分公式。,,,,第三節(jié) 不同大地坐標(biāo)系統(tǒng)之間的
12、轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,二、不同大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換 由第二節(jié)空間直角坐標(biāo)和大地坐標(biāo)的關(guān)系式可知，點(diǎn)的空間大地直角坐標(biāo)是橢球幾何元素（長(zhǎng)半徑a和扁率f）和橢球定位元素（B，L，H）的函數(shù)。當(dāng)橢球元素和定位結(jié)果發(fā)生變化時(shí)，點(diǎn)的空間大地直角坐標(biāo)必然發(fā)生變化。,,,,,第三節(jié) 不同大地坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,二、不同大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換 （一）大地坐標(biāo)微分公式,,,,,,,第三節(jié) 不同大地坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,二、不同大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換 （二）布爾莎形式的廣義大地坐標(biāo)微分公式,,,,,,,,,第三節(jié) 不同大地坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,
13、二、不同大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換 （三）利用空間直角坐標(biāo)作介質(zhì)進(jìn)行不同大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換流程,,,,,,,（X1,Y1,Z1）,（B1,L1,H1）,,（X2,Y2,Z2）,,（B2,L2,H2）,,Brusa七參數(shù)公式,第三節(jié) 不同大地坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,二、不同大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換 （四）不同二維大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換,,,,,,,只要在大地坐標(biāo)微分公式中，將H=0代入即得到二維大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型：,,,第四節(jié) 平面坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,一、不同二維高斯投影平面坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換模型 思路：將不同的大地坐標(biāo)（B，L）用各自的橢球參數(shù)分別按高斯正形投影正算公式變換到高
14、斯平面上，變?yōu)椴煌亩S高斯投影平面坐標(biāo)（x，y）。此時(shí)，可以按二維高斯投影坐標(biāo)變換模型進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，再將轉(zhuǎn)換后的高斯平面坐標(biāo)按高斯投影反算公式變換為相應(yīng)的大地坐標(biāo)。,,,,,,,,,,第四節(jié) 平面坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,二、平面坐標(biāo)系統(tǒng)相似變換模型,,,,,,,,,,,稱為坐標(biāo)變換的平移參數(shù)，m稱為尺度比參數(shù)，稱為旋轉(zhuǎn)角參數(shù)。,第五節(jié) 局部坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,按高斯正形投影6分帶或3分帶所建立的高斯平面坐標(biāo)系統(tǒng)通常稱為國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)。高斯投影會(huì)引起長(zhǎng)度變形，投影帶的邊沿長(zhǎng)度變形更大。 工程測(cè)量采用國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)時(shí)，控制網(wǎng)實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)應(yīng)化
15、算為高斯平面邊長(zhǎng)。測(cè)圖時(shí)地面長(zhǎng)度化算為高斯平面邊長(zhǎng)要加改正；另外地面點(diǎn)如果高出橢球面一定高度，則地面長(zhǎng)度歸算至橢球面上也要加改正。,,,,,,,,,第五節(jié) 局部坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,一、長(zhǎng)度變形及其容許值 （一）地面水平長(zhǎng)度歸算至參考橢球面 地面水平長(zhǎng)度歸算至國(guó)家規(guī)定的橢球面上要加如下改正： 式中，RA為長(zhǎng)度所在方向的橢球曲率半徑，Hm為長(zhǎng)度所在高程面對(duì)于橢球面的高差，s為實(shí)地測(cè)量的水平長(zhǎng)度。 例：Hm=1000m，s=10000m，s=-1.57m,,,,,,,,,,第五節(jié) 局部坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,一、長(zhǎng)度變形及其容許值 （二）
16、橢球面長(zhǎng)度投影到高斯平面 橢球面上的長(zhǎng)度投影至高斯平面要加如下的改正： 式中， 為長(zhǎng)度兩端點(diǎn)高斯平面坐標(biāo)y坐標(biāo)的平均值。S為橢球面邊長(zhǎng)。R為邊長(zhǎng)中點(diǎn)處橢球平均半徑。 例： =113km，S=10000m，S=+1.57m,,,,,,,,,,第五節(jié) 局部坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,一、長(zhǎng)度變形及其容許值 （三）地面水平長(zhǎng)度歸算至高斯投影平面的綜合變形 式中：各符號(hào)的含義同上，一定注意S與s屬于不同的邊長(zhǎng)。,,,,,,,第五節(jié) 局部坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,一、長(zhǎng)度變形及其容許值 （四）投影長(zhǎng)度相對(duì)變形 取S=s，R=RA=6371km
17、，Y、H以km為單位，將長(zhǎng)度綜合變形公式寫(xiě)成相對(duì)變形的形式： 上式表明，采用國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)所產(chǎn)生的長(zhǎng)度綜合變形與該長(zhǎng)度所在的投影帶內(nèi)的位置和平均高程有關(guān)。 我國(guó)工程測(cè)量規(guī)范和城市測(cè)量規(guī)范均對(duì)長(zhǎng)度綜合變形的容許值作出了明確規(guī)定，選擇獨(dú)立坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)保證長(zhǎng)度綜合變形不超過(guò)2.5cm/km（相對(duì)變形為1：40000）的這一原則。,,,,,,,第五節(jié) 局部坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,二、國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)系引起的長(zhǎng)度變形 將長(zhǎng)度綜合變形的容許值 1：4萬(wàn)代入相對(duì)變形公式，得 以H為縱坐標(biāo)軸， y為橫坐標(biāo)軸繪右圖,,,,第五節(jié) 局部坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué)
18、,,,,,,二、國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)系引起的長(zhǎng)度變形圖7-7說(shuō)明 所謂適用區(qū)，即如果地面長(zhǎng)度平均高程和平均橫坐標(biāo)值位于該區(qū)域，則長(zhǎng)度綜合變形小于1:4萬(wàn)。 例如1、2測(cè)區(qū)，測(cè)區(qū)中地面點(diǎn)的高程H和橫坐標(biāo)Y都滿足測(cè)區(qū)所限定的范圍，則不必選擇獨(dú)立坐標(biāo)系。 而3、4、5測(cè)區(qū)位于不適用區(qū)，其長(zhǎng)度綜合變形大于1:4萬(wàn)，為測(cè)圖方便，可以選擇獨(dú)立坐標(biāo)系,有以下三種選擇方法： 選擇H值，保證長(zhǎng)度綜合變形小于1:4萬(wàn)，“3測(cè)區(qū)”可以考慮這種選擇; 選擇y值，保證長(zhǎng)度綜合變形小于1:4萬(wàn)，“4測(cè)區(qū)”可以考慮這種選擇； 同時(shí)選擇H和y值，保證長(zhǎng)度綜合變形小于1:4萬(wàn)，“5測(cè)區(qū)”可以考慮這種選擇。,,,,第五節(jié) 局部坐標(biāo)
19、系統(tǒng)的選擇與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,三、工程測(cè)量局部坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇 （一）選擇“抵償高程面”作為投影面，按高斯正形投影3度帶計(jì)算平面直角坐標(biāo) 如果地面高出橢球面，地面長(zhǎng)度歸算到橢球面與從橢球面投影到高斯平面，所加的兩項(xiàng)長(zhǎng)度改正有互相抵償?shù)男再|(zhì)。設(shè)想，改變橢球的半徑，則地面點(diǎn)的高程隨之改變。如果高程H值改變到滿足長(zhǎng)度綜合變形為0，即： 則： H為改變橢球面后，地面點(diǎn)至新選橢球面（抵償高程面）的高程。若y以百公里為單位，H以米為單位，則,,,,,,,第五節(jié) 局部坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,三、工程測(cè)量局部坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇 （一）選擇“抵償高程面”作為投影面，按高
20、斯正形投影3度帶計(jì)算平面直角坐標(biāo) 設(shè)地面點(diǎn)平均高程為Hm，抵償高程面至原橢球面的高程H抵為： H抵=地面高程Hm-H,,,,,例一：地面點(diǎn)橫坐標(biāo)y0km，地面點(diǎn)平均高程Hm=400m，計(jì)算H=0m，則H抵=400m。則所選抵償高程面（新的橢球面）為地面平均高程面。 例二：地面點(diǎn)橫坐標(biāo)y=91km，地面點(diǎn)平均高程Hm=400m，計(jì)算H=650m，則H抵=-250m。,第五節(jié) 局部坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,（一）選擇“抵償高程面”作為投影面，按高斯正形投影3度帶計(jì)算平面直角坐標(biāo) 抵償高程面確定后，地面點(diǎn)在獨(dú)立坐標(biāo)系中的坐標(biāo)（XD、YD）與國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)系坐標(biāo)（X、Y）
21、之間的關(guān)系按如下方法計(jì)算： 選擇其中一個(gè)國(guó)家大地點(diǎn)作為“原點(diǎn)”，保持它的國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)（x0，y0）不變，將其它大地點(diǎn)坐標(biāo)（x，y）換算到抵償高程面相應(yīng)的坐標(biāo)系中。公式如右所示：,,,,,第五節(jié) 局部坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,（二）保持國(guó)家統(tǒng)一的橢球面作投影面不變，選擇“任意投影帶”，按高斯投影計(jì)算平面直角坐標(biāo) 此項(xiàng)選擇為保持高程不變，改變高斯投影的中央子午線，地面點(diǎn)的y值改變，使之滿足 即：長(zhǎng)度綜合變形為零的條件。 地面點(diǎn)在獨(dú)立坐標(biāo)系中的坐標(biāo)（XD、YD）與國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)系坐標(biāo)（X、Y）之間的關(guān)系按坐標(biāo)換帶方法計(jì)算。,,,,第五節(jié) 局部坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,應(yīng)
22、用大地測(cè)量學(xué),,,,,,（三）選擇平均高程面作投影面，通過(guò)測(cè)區(qū)中心的子午線作為中央子午線，按高斯投影計(jì)算平面直角坐標(biāo) 此項(xiàng)選擇為既選擇投影面，又選擇投影帶。選擇后，保證測(cè)區(qū)中心處y0，H0，此時(shí)，長(zhǎng)度綜合變形為最小。 例四：在國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)系中，地面點(diǎn)橫坐標(biāo)y=63km，地面點(diǎn)平均高程Hm=800m，按相對(duì)變形公式計(jì)算的綜合投影變形為1/828。選擇獨(dú)立坐標(biāo)系時(shí)，首先選擇過(guò)測(cè)區(qū)中心的經(jīng)度為投影帶的中央子午線經(jīng)度L0，此時(shí)，在新選擇的投影帶中，測(cè)區(qū)地面點(diǎn)的橫坐標(biāo)Y0；再按例一的方法選擇過(guò)測(cè)區(qū)平均高程面為新的橢球面，即H抵=800m。 地面點(diǎn)在獨(dú)立坐標(biāo)系中的坐標(biāo)（XD、YD）與國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)系坐
23、標(biāo)（X、Y）之間的關(guān)系按如下方法計(jì)算： 先進(jìn)行換帶計(jì)算，再按（一）方法計(jì)算選定坐標(biāo)系的坐標(biāo)值。,,,,第六節(jié) 天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,一、歷元平天球坐標(biāo)系與瞬時(shí)極（真）天球坐標(biāo)系 地球在日、月和其他天體引力的作用下，在繞太陽(yáng)運(yùn)行時(shí)，其自轉(zhuǎn)軸方向并不保持恒定。地球自轉(zhuǎn)軸的變化，意味著天球南北極的運(yùn)動(dòng)，即北天極繞北黃極（過(guò)天球中心垂直與黃道平面的直線和天球表面的交點(diǎn)）作緩慢的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。天文學(xué)中把天極的運(yùn)動(dòng)分解為長(zhǎng)周期運(yùn)動(dòng)歲差和短周期運(yùn)動(dòng)章動(dòng)。 天極位置的變化使天極有瞬時(shí)極（真）天極和平天極之分。相應(yīng)的天球赤道也有真與平之分。天極的變化必然導(dǎo)致天球赤道面的變化，實(shí)
24、際反映出春分點(diǎn)位置的變化。這樣，以天球赤道面和春分點(diǎn)定義的天球坐標(biāo)系便有了瞬時(shí)極（真）天球坐標(biāo)系與平天球坐標(biāo)系。二者的轉(zhuǎn)換通過(guò)歲差和章動(dòng)矩陣的兩次旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，可從天文年歷中查取。,,,,第六節(jié) 天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,二、瞬時(shí)極（真）地球坐標(biāo)系與平地球坐標(biāo)系 （一）瞬時(shí)極（真）地球坐標(biāo)系 瞬時(shí)極地球坐標(biāo)系即真地球坐標(biāo)系原點(diǎn)為地球質(zhì)心，Z軸指向瞬時(shí)地球自轉(zhuǎn)方向，X軸指向瞬時(shí)赤道面和包含瞬時(shí)地球自轉(zhuǎn)軸與平均天文臺(tái)子午面之交線方向，Y軸與X、Z軸構(gòu)成右手系。 （二）平地球坐標(biāo)系 地球瞬時(shí)自轉(zhuǎn)軸在地球上隨時(shí)間而變，稱為地極移動(dòng)，簡(jiǎn)稱極移。極移使點(diǎn)的緯度、經(jīng)度和方位角
25、發(fā)生變化，地面點(diǎn)的瞬時(shí)極地球坐標(biāo)不固定。實(shí)際應(yīng)用中需要建立一個(gè)在地球上固定不變的坐標(biāo)系--平地球坐標(biāo)系。,,,,第七節(jié) GPS高程與局部地區(qū)大地水準(zhǔn)面精化問(wèn)題,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,一、GPS水準(zhǔn)高程 為了滿足經(jīng)典大地測(cè)量中地面觀測(cè)值歸算至橢球面的需要，大地點(diǎn)的高程應(yīng)該采用大地高程。地面點(diǎn)的大地高等于水準(zhǔn)高程加上高程異常。高程異常按天文水準(zhǔn)或天文重力水準(zhǔn)方法測(cè)定，其精度為米級(jí)。這對(duì)于觀測(cè)值的歸算是可以滿足的。 隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，為了適應(yīng)現(xiàn)代空間技術(shù)、地球科學(xué)以及軍事科學(xué)等的需要，提出了精化和改善我國(guó)似大地水準(zhǔn)面的這一迫切要解決的問(wèn)題。精化和改善我國(guó)似大地水準(zhǔn)面也是現(xiàn)代大地測(cè)量學(xué)的任務(wù)之一。用GPS水準(zhǔn)方法精化和改善似大地水準(zhǔn)面是目前較好的一種方法。,,,,第七節(jié) GPS高程與局部地區(qū)大地水準(zhǔn)面精化問(wèn)題,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),,,,,,一、GPS水準(zhǔn)高程,,,,謝 謝！,
大地測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換
