【正文】 家和地區(qū)的惟一選擇。 信息時代的控制測量儀器和測量系統(tǒng)已形成數(shù)字化，智能化和集成化的新發(fā)展態(tài)勢，空間測量和地面測量儀器和測量系統(tǒng)出現(xiàn)互補(bǔ)共榮的新的發(fā)展格局；傳統(tǒng)的大地測量技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的變化，傳統(tǒng)的測繪行業(yè)逐漸向地理信息 化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)換，工作重點(diǎn)已經(jīng)由外業(yè)轉(zhuǎn)為內(nèi)業(yè)處理。 在國內(nèi)空間三維直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中 ,通常采用 7 參數(shù)布爾沙 — 沃爾夫模型、莫洛金斯基模型和范式模型，并且劉經(jīng)南院士和其同事在對這三種傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換模型進(jìn)行分析的基 礎(chǔ)上，從理論和實(shí)踐上證明了這三個模型的等價性，并在此基礎(chǔ)上他還提出了第 4個等價模型 — “武測模型”，這些模型雖然表示形式上略有差異，但從坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的最終結(jié)果而言，他們是等價的。 因此對于地面上一點(diǎn)，由于所選擇的坐標(biāo)系不同，其表達(dá)方式也會不同。 由于地球內(nèi)部質(zhì)量分布不均，導(dǎo)致大地體其實(shí)是一個不平的似球體，經(jīng)過長期的理論研究和實(shí)踐認(rèn)為，當(dāng)一個通過南北兩極的子午圈，繞地球南北極旋轉(zhuǎn)一周而形成一個橢球體，用這個橢球面來代替大地水準(zhǔn)面，是一個很理想的計算基準(zhǔn)面。 。 不同的坐標(biāo)系統(tǒng)會使用的基準(zhǔn)也不同。地心大地坐標(biāo)系定義為：以地球的質(zhì)心作為原點(diǎn)，以地球自轉(zhuǎn)軸作為橢球的短軸，大地緯度 B是過地面點(diǎn)的橢球法線與橢球赤道面之間的夾角，大地經(jīng)度 L 為過地面點(diǎn)的橢球子午面與格林尼治子午面之間的夾角，大地高度 H為地面點(diǎn)沿橢球法線到橢球面的最短距離。它同樣具有參心大地坐標(biāo)系和參心直角坐標(biāo)系兩種表述方法，它們的定義與地心坐標(biāo)系的定義相似。 橢球定向是指確定橢球旋轉(zhuǎn)軸的方向 ,不論是局部定位還是地心定位 ,都應(yīng)滿足兩個平行條件 : ①橢球短軸平行于地球自轉(zhuǎn)軸 。 參考橢球定位定向方法 選定某一適宜的點(diǎn) K 作為大地原點(diǎn)，在該點(diǎn)上實(shí)施精密的天文測量和高程測量，由此得到該點(diǎn)的天文經(jīng)度 ，天文緯度，至某一相鄰點(diǎn)的天文方位角和正高 得到 K 點(diǎn)相應(yīng)的大地經(jīng)度，大地緯度 ，至某一相鄰點(diǎn)的大地方位角和大地高 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 不同坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換及其程序設(shè)計 6 （ ） 多點(diǎn)定位 一點(diǎn)定位的結(jié)果在較大范圍內(nèi)往往難以使橢球面與大地水準(zhǔn)面有較好的密合。 s e cK K K KL ? ? ??? K K KB ????K K K KA tg? ? ??? K K KH H N??正江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 不同坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換及其程序設(shè)計 7 3 坐標(biāo)系統(tǒng) 簡介 所謂坐標(biāo)系指的是描述空間位置的表達(dá)形式 ,即采用什么方法來表示空間位置。 GPS 測量出來的高程為大地高，與我們所選要的正常高存在高程異常。投影變換的方法有很多，如 Lambuda投影， UTM 投影等，在我國一般采用的是高斯一克呂格投影，也稱為高斯投影。投影變形一般分為長度變形，角度變形和面積變形這三種。每個區(qū)域單獨(dú)投影，并組成自身的直角坐標(biāo)系，然后，在將這些帶用簡單的數(shù)學(xué)方法聯(lián)系起來，從而組成同一系統(tǒng)。 因此，一般采用分帶投影的辦法，來限制長度變形。而且該橢球的扁率、中心、軸向一般與國家參考橢球體相同，但其長半軸則必有一個修正量，這個參考橢球就被稱為地方參考橢球。 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 :垂線偏差由 900個點(diǎn)解得，大地水準(zhǔn)面差距由 43個點(diǎn)解得； ?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，按我國天文水準(zhǔn)路線推算出來的； ?提供的大地點(diǎn)成果是局部平差結(jié)果。地球橢球短軸平行于由地球質(zhì)心指向地極原點(diǎn) 方向，起始大地子午面平行于我國起始天文子午面； ?大地原點(diǎn)在我國中部：陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)，簡稱西安原點(diǎn)； ?大地點(diǎn)高程以 1956 年青島驗潮站求出的黃海平均海水面為基準(zhǔn)； ?1980 年國家大地坐標(biāo)系建立后，進(jìn)行了全國天文大地網(wǎng)整體平差，計算了 5 萬余個點(diǎn)的成果。 特點(diǎn)： ?屬參心大地坐標(biāo)系；長短軸采用克拉索夫斯基橢球參數(shù)； 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 不同坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換及其程序設(shè)計 12 ?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 年國家大地坐標(biāo)系的定向相同； ?大地原點(diǎn)與 1980 年國家大地坐標(biāo)系相同，但大地起算數(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 年國家大地坐標(biāo)系整體平差轉(zhuǎn)換值，精度一致； ?用于測圖坐標(biāo)系，對于 1:5 萬以下比例尺測圖，新舊圖接邊，不會產(chǎn)生明顯裂痕。為了求得 GPS 測站點(diǎn)在地面坐標(biāo)系（屬于參心坐標(biāo)系）中的坐標(biāo)，就必須進(jìn)行坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。 2020 國家大地坐標(biāo)系采用的地球橢球參數(shù)如下：長半軸 a=6378137m 扁率 f=1/ 地心引力常數(shù) GM= 1014m3s2 自轉(zhuǎn)角速度 ω = 105rad s1 采用 2020 國家大地坐標(biāo)系具有科學(xué)意義，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會的進(jìn)步，我國航天、海洋、地震、氣象、水利、建設(shè)、規(guī)劃、地質(zhì)調(diào)查、國土資源管理等領(lǐng)域的科學(xué)研究需要一個以全球參考基準(zhǔn)為背景的、全國統(tǒng)一的、協(xié)調(diào)一致的坐標(biāo)江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 不同坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換及其程序設(shè)計 13 系統(tǒng)，來處理國家、區(qū)域、海洋與全球化的資源、環(huán)境、社會和信息等問題，需要采用定義更加科學(xué)、原點(diǎn)位于地球質(zhì)量中心的三維國家大地坐標(biāo)系。包括大地坐標(biāo)系與空間直角坐標(biāo)系的相互轉(zhuǎn)換、空間直角坐標(biāo)系與站心坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換、以及大地坐標(biāo)系與高斯平面坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換（即高斯投影正反算） 基準(zhǔn)變換：是指空間點(diǎn)在不同的地球橢球 間 的坐標(biāo)變換。具體計算時，可先根據(jù) 下 式求出大地緯度 B的初值 : 22ZB = a r c t a n ( )X + Y 然后利用該初值代入公式來求大地高 H,N 的初值，再利用所求出的大地高 H和 N 的初值代入公式中再次求出 B 值。利用 VB 實(shí)現(xiàn)大地坐標(biāo)與空間直角坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換程序直觀易懂，操作方便，在日常的測繪工作中這種類似程序并不經(jīng)常，程序的缺陷沒有把經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換成度分秒。 見下圖 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 不同坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換及其程序設(shè)計 18 設(shè) （ XA， YA， ZA）為某點(diǎn)在 A空間直角坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)， （ XB， YB， ZB）為某點(diǎn)在 B空間直角坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)， （△ X0， △ Y0， △ Z0）為某點(diǎn)從 A空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到 B 空間直角坐標(biāo)系中的三個平移參數(shù)， （ ω X， ω Y， ω Z ）為某點(diǎn)從 A 空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到 B 空間直角坐標(biāo)系中的三個旋轉(zhuǎn)參數(shù)， K為某點(diǎn)從 A空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到 B 空間直角坐標(biāo)系中的三個尺度參數(shù)。測量坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換是指在同一參考橢球下，空間點(diǎn)的不同坐標(biāo)形式間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。 （ 3） 對程序界面設(shè)計功能進(jìn)行完善，以更好的為用戶使用。老師是治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，謙虛，不斷追求完善的的精神給我了深刻的教誨，老師的平易近人和穩(wěn)定的心態(tài)讓我明白做事情不要指望一蹴而就，要腳踏實(shí)地，務(wù)實(shí)才是最重要的，這些財富必將影像我以后的日常工作和學(xué)習(xí)。最后我要向我的父母致謝，感謝他們對我的理解和支持。 同時，在此次畢業(yè)設(shè)計過程中我也學(xué)到了許多了關(guān)于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方面的知識，編程技能也有了很大的提高。 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 不同坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換及其程序設(shè)計 21 參考文獻(xiàn) [1] 孔祥元，郭際明，劉宗泉 .大地測量學(xué)基礎(chǔ) [M].武漢：武漢 大學(xué)出版社 ， 2020. 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