【正文】 某一中央子午線上相切，該中央子午線就是高斯平面直角坐標(biāo)系的X軸，X軸沒有長度變形，赤道在橢圓柱上的投影是高斯平面直角坐標(biāo)系的Y軸，把橢球柱展開，就得到以(X，Y)為坐標(biāo)的高斯平面直角坐標(biāo)系。 1954年北京坐標(biāo)系（整體平差轉(zhuǎn)換值）它是在1980年國家大地坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上，改變IUGG1975年橢球至克拉索夫斯基橢球，通過在空間三個(gè)坐標(biāo)軸上進(jìn)行平移而來的。（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)系下的空間直角坐標(biāo)(X,Y,Z}轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)(B,L,H)的公式為： （） 在使用上式進(jìn)行空間直角坐標(biāo)到大地坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換時(shí)，因?yàn)橛?jì)算大地緯度B時(shí)需要用到大地高H，而計(jì)算大地高時(shí)又需要用到大地緯度B。測量坐標(biāo)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換是指不同基準(zhǔn)下測量坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換，其關(guān)鍵在于確定坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。另外，我還要特別感謝老師對(duì)我論文寫作的指導(dǎo)，他們?yōu)槲彝瓿蛇@篇論文提供了巨大的幫助。見下圖設(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)。2000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2000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(huì)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(gè)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)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(huì)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。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，按我國天文水準(zhǔn)路線推算出來的；u 提供的大地點(diǎn)成果是局部平差結(jié)果。投影變形一般分為長度變形，角度變形和面積變形這三種。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 （） 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。不同的坐標(biāo)系統(tǒng)會(huì)使用的基準(zhǔn)也不同。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(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。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，越來越多的要求全球測繪資料形成統(tǒng)一規(guī)范，尤其是坐標(biāo)系統(tǒng)的統(tǒng)一。自60年代以來,各國大地測量學(xué)者,經(jīng)過大量研究,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。而大地測量基準(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度的定義。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)。由于地球橢球面是不可展曲面，所以無論采用什么樣的投影都會(huì)產(chǎn)生一定變形。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)系在我國的延伸，但我國坐標(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)格意義上來說，二者不是完全相同的大地坐標(biāo)系。2000國家大地坐標(biāo)系是全球地心坐標(biāo)系在我國的具體體現(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。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）。同時(shí)，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)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(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)。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。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。在我國，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)生一定的長度變形，而且變形隨離開中央子午線的距離增加而增加。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)。參心坐標(biāo)主要用于大地測量中，如測量某一地區(qū)的控制網(wǎng)等，所以又稱局部坐標(biāo)。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。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。過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)系無疑是國家和地區(qū)的惟一選擇。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)過長期的理論研究和實(shí)踐認(rèn)為，當(dāng)一個(gè)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(gè)橢球體，用這個(gè)橢球面來代替大地水準(zhǔn)面，是一個(gè)很理想的計(jì)算基準(zhǔn)面。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。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。因此，一般采用分帶投影的辦法，來限制長度變形。特點(diǎn)：u 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)；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年國家大地坐標(biāo)系的定向相同；u 大地原點(diǎn)與1980年國家大地坐標(biāo)系相同