测绘基准与坐标系统转换.ppt

大地基准、坐标系统转换及软件系统开发 一、大地基准简介 大地水准面：通过平均海水面的水准面。 参考椭球面：最佳拟合于某一区域性大地水准面的旋转椭球面。 正常椭球：参考椭球具有确定的质量和绕短轴恒定的角速度。 平均地球椭球：其表面最佳拟合于全球大地水准面的旋转椭球。 1.1地固坐标系与地球椭球 （1）参考椭球：UGG1975(a=6378685m,a=1:291.6) （2）多点定位 （3）定向明确，短轴指向我国地极原点JYD1968。 （4）大地点高程是以1956年青岛验潮站求出的黄海 平均海水面为基准。 （5）整体平差，计算5万多点成果。 1.4我国的地心坐标系—CGCS2000China Geodetic Coordinate System 2000，CGCS2000 1954北京坐标系和 1980西安坐标系在我国的经济建设和国防建设中发挥了巨大作用。同时也应当看到，随着情况的变化和时间的推移，这两个以经典测量技术为基础的局部大地坐标系，目前已经不能适应科学技术特别是空间技术发展，不能适应我国经济建设和国防建设需要。我国大地坐标系的更新换代，是经济建设、国防建设、社会发展和科技发展的客观需要。以地球质量中心为原点的地心大地坐标系，是当今空间时代全球通用的基本大地坐标系。以空间技术为基础的地心大地坐标系，是我国新一代大地坐标系的适宜选择。地心 大地坐标系可以满足大地测量、地球物理、天文、导航和航天应用以及经济、社会发展的广泛需求。多年以来，我国测绘、地震部门和科学院有关单位 为建立我国新一代大地坐标系作了大量基础性工作，近年又先后建成全国 GPS一、二级网，国家 GPS A、B级网，中国地壳运动观测网络和许多地壳形变网，为地心大地坐标系的实现奠定了较好的基础。 1.4我国的地心坐标系—CGCS2000 大地坐标系的定义包括坐标系的原点、3个坐标轴的指向、尺度以及地球椭球的4个基本常数的定义。2000国家大地坐标系的原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心；2000国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向，该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984.0的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转，X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面(历元2000.0)的交点，Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。采用广义相对论意义下的尺度。 2000国家大地坐标系采用的地球椭球基本常数 1.5 WGS84坐标系 —World Geodetic System —1984 Coordinate System 一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向BIH （国际时间）1984.O定义的协议地球极（CTP)方向，X轴指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系统。 　WGS-84采用的椭球是国际大地测量与地球物理联合会第17届大会大地测量常数推荐值，其四个基本参数 长半径：a=6378137±2（m）； 　　地球引力常数：GM=3986005×108m3s-2±0.6×108m3s-2； 　　正常化二阶带谐系数：C20=-484.16685×10-6±1.3×10-9； 　　J2=108263×10-8 　　地球自转角速度：ω=7292115×10-11rads-1±0.150×10-11rads-1 1.6国家统一坐标系 《国家三角测量和精密导线测量规范》规定：“所有大地测量的观测成果，都须归化到参考椭球面上，……所有国家大地点均按高斯正形投影计算其在6°带内的平面直角坐标(一般称为高斯一克吕格平面坐标)。在1：1万和更大比例尺测图的地区，还应加算其在3°带内的平面直角坐标”，根据这种规定所采用的高斯投影6°带或3°带坐标系统，我们通常称作国家统一坐标系统。 工程控制网采用国家统一坐标系统的结果，常常改变控制网各条边的真实长度，引起长度的变形，这对于大比例尺地形测图和工程测量是十分不利的。为了有效地控制投影长度变形，就需要分析长度变形的来源和容许数值，国家统一坐标系统的适用程度和范围，研究独立坐标系统建立方法。 二、独立坐标系的建立 将实地测量的真实长度归化到国家统一的椭球面上时，应加如下改正数： 式中：RA——长度所在方向的椭球曲率半径； Hm——长度所在高程面对于椭球面的高差； s——实地测量的水平距离。 然后再将椭球面上的长度投影至高斯平面，加入如下改正数：