【正文】 同時(shí)，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)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(shí)，編程技能也有了很大的提高。由于本人的知識(shí)水平和計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言掌握的有限，論文還存在許多不足之處，本文存在不足建議在以下方面繼續(xù)做工作：（1）本文主要只介紹幾種轉(zhuǎn)換模型，還有其他的幾種模型有待去實(shí)現(xiàn)。下面介紹七參數(shù)布爾莎模型 設(shè)兩不同地球橢球的對(duì)應(yīng)的兩個(gè)空間直角坐標(biāo)系間有7個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)： 3個(gè)平移參數(shù)（原點(diǎn)不重合產(chǎn)生）； 3個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)（坐標(biāo)軸不平行產(chǎn)生）； 1個(gè)尺度參數(shù)（兩坐標(biāo)系間的尺度不一致產(chǎn)生）。因此不能直接計(jì)算出大地坐標(biāo)，而需要采用迭代計(jì)算的方法。2000國(guó)家大地坐標(biāo)系是全球地心坐標(biāo)系在我國(guó)的具體體現(xiàn)，其原點(diǎn)為包括海洋和大氣的整個(gè)地球的質(zhì)量中心。因此，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。1954年北京坐標(biāo)系實(shí)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。在我國(guó)，平面坐標(biāo)主要采用的是高斯投影，在該投影中，除中央子午線外，其它位置上的任何線段，投影后都會(huì)產(chǎn)生一定的長(zhǎng)度變形，而且變形隨離開(kāi)中央子午線的距離增加而增加。由于地球橢球面是不可展曲面，所以無(wú)論采用什么樣的投影都會(huì)產(chǎn)生一定變形。地面上P點(diǎn)的大地子午面NPS與起始大地子午面所構(gòu)成的二面角L，叫做P點(diǎn)的大地經(jīng)度，有起始子午面起算，向東為正，成為東經(jīng)，向西為負(fù)，稱為西經(jīng)，P點(diǎn)對(duì)于橢球的法線PK與赤道面的夾角B，叫做P點(diǎn)的大地緯度，有赤道面起算，向北為正，稱為北緯，向南為負(fù)，稱為南緯，如31圖所示圖31 大地坐標(biāo)示意圖P點(diǎn)沿法線到橢球面的距離H，叫大地高，從橢球面起算，向外為正，向里為負(fù)。建立（地球）參心坐標(biāo)系，需進(jìn)行下面幾個(gè)工作：①選擇或求定橢球的幾何參數(shù)（長(zhǎng)短半徑）；②確定橢球中心位置（定位）；③確定橢球短軸的指向（定向）；④建立大地原點(diǎn)。參心坐標(biāo)主要用于大地測(cè)量中，如測(cè)量某一地區(qū)的控制網(wǎng)等，所以又稱局部坐標(biāo)。而大地測(cè)量基準(zhǔn)是指用以描述地球形狀的地球橢球參數(shù)，包含描述地球橢球幾何特征的長(zhǎng)短半軸和物理特征的有關(guān)參數(shù)、地球在空間的定位及定向以及描述這些位置所采用的單位長(zhǎng)度的定義。坐標(biāo)系統(tǒng)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換既包括不同的參心坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換，或者不同的地心坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，也包括參心坐標(biāo)系與地心坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換以及同一坐標(biāo)系下的直角坐標(biāo)與大地坐標(biāo)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，還有大地坐標(biāo)與高斯平面坐標(biāo)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等。自60年代以來(lái),各國(guó)大地測(cè)量學(xué)者,經(jīng)過(guò)大量研究,提出了多種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型及多種解算方法, 北美1927基準(zhǔn)面(基于克拉克1966橢球體與北美1983基準(zhǔn)面(基于GRS1980橢球體)之間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換是根據(jù)研究區(qū)內(nèi)一系列已知點(diǎn)的大地坐標(biāo)或網(wǎng)格坐標(biāo)改正量進(jìn)行插值進(jìn)行的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換；英國(guó)采用北向與東向的雙線性網(wǎng)格插值進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；挪威在海岸帶調(diào)查中，采用經(jīng)緯度多項(xiàng)式用于坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換這種方法進(jìn)行新（ED87—?dú)W洲1987基準(zhǔn)面）、舊(ED50—?dú)W洲1950基準(zhǔn)面)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換；歐洲石油勘探組織(EPSG)對(duì)新、舊坐標(biāo)系采用“雙線性插值”進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。按其原點(diǎn)相對(duì)地球質(zhì)心的位置，大地坐標(biāo)系可為局部坐標(biāo)系和地心坐標(biāo)系。存檔日期： 存檔編號(hào)： 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論 文 題 目： 空間直角坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換及程序設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 院 系： 專 業(yè)： 測(cè)繪工程 摘 要隨著空間技術(shù)的發(fā)展，全球一體化的形成，越來(lái)越多的要求全球測(cè)繪資料形成統(tǒng)一規(guī)范，尤其是坐標(biāo)系統(tǒng)的統(tǒng)一。過(guò)去由于科技水平的制約，人類不能精確地確定地心的位置，局部坐標(biāo)系無(wú)疑是國(guó)家和地區(qū)的惟一選擇。在國(guó)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(duì)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(gè)模型的等價(jià)性，并在此基礎(chǔ)上他還提出了第4個(gè)等價(jià)模型—“武測(cè)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(jià)的。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(gè)不平的似球體，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的理論研究和實(shí)踐認(rèn)為，當(dāng)一個(gè)通過(guò)南北兩極的子午圈，繞地球南北極旋轉(zhuǎn)一周而形成一個(gè)橢球體，用這個(gè)橢球面來(lái)代替大地水準(zhǔn)面，是一個(gè)很理想的計(jì)算基準(zhǔn)面。不同的坐標(biāo)系統(tǒng)會(huì)使用的基準(zhǔn)也不同。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。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(cè)量和高程測(cè)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 （） 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。GPS測(cè)量出來(lái)的高程為大地高，與我們所選要的正常高存在高程異常。投影變形一般分為長(zhǎng)度變形，角度變形和面積變形這三種。因此，一般采用分帶投影的辦法，來(lái)限制長(zhǎng)度變形。特點(diǎn):u 1954年北京坐標(biāo)系屬于參心坐標(biāo)系；u 采用克拉索夫斯基橢球參數(shù)；u 多點(diǎn)定位:垂線偏差由900個(gè)點(diǎn)解得，大地水準(zhǔn)面差距由43個(gè)點(diǎn)解得；u 大地原點(diǎn)是前蘇聯(lián)的普爾科沃；u 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)；u 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)路線推算出來(lái)的；u 提供的大地點(diǎn)成果是局部平差結(jié)果。特點(diǎn)：u 屬參心大地坐標(biāo)系；長(zhǎng)短軸采用克拉索夫斯基橢球參數(shù)；u 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；u 定向明確，與1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系的定向相同；u 大地原點(diǎn)與1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系相同，但大地起算數(shù)據(jù)不同；u 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)；u 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；u 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。2000國(guó)家大地坐標(biāo)系采用的地球橢球參數(shù)如下：長(zhǎng)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2000國(guó)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(huì)的進(jìn)步，我國(guó)航天、海洋、地震、氣象、水利、建設(shè)、規(guī)劃、地質(zhì)調(diào)查、國(guó)土資源管理等領(lǐng)域的科學(xué)研究需要一個(gè)以全球參考基準(zhǔn)為背景的、全國(guó)統(tǒng)一的、協(xié)調(diào)一致的坐標(biāo)系統(tǒng)，來(lái)處理國(guó)家、區(qū)域、海洋與全球化的資源、環(huán)境、社會(huì)和信息等問(wèn)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(guó)家大地坐標(biāo)系。具體計(jì)算時(shí)，可先根據(jù)下式求出大地緯度B的初值:然后利用該初值代入公式來(lái)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。見(jiàn)下圖設(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(gè)平移參數(shù)，（ ωX， ωY， ωZ ）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(gè)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(gè)尺度參數(shù)。（2）對(duì)這些模型和公式的具體適用在什么情況以及他們的優(yōu)缺點(diǎn)要有詳細(xì)闡明。另外，我還要特別感謝老師對(duì)我論文寫(xiě)作的指導(dǎo)，他們?yōu)槲彝瓿蛇@篇論文提供了巨大的幫助。由衷的感謝老師。測(cè)量坐標(biāo)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換是指不同基準(zhǔn)下測(cè)量坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換，其關(guān)鍵在于確定坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。 不同基準(zhǔn)之間的轉(zhuǎn)換方法很多，可以通過(guò)空間變換的方法實(shí)現(xiàn)，亦可用平面變換方法進(jìn)行。（1）大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為空間直角坐標(biāo)系（BLH→XYZ） 將同一坐標(biāo)系下的大地坐標(biāo)(B,L,H)轉(zhuǎn)換成空間直角坐標(biāo)(X,Y,Z)的轉(zhuǎn)換公式為： （） 式中，e為第一偏心率；N為卯酉圈的半徑；b為短半軸；a為參考橢球長(zhǎng)半軸；b為短半軸；并且有若點(diǎn)在橢球面上，則大地高H=0，式可簡(jiǎn)化為： （） （2）空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系（ XYZ → BLH ）將同一坐標(biāo)系下的空間直