【文章內(nèi)容簡介】 于參心坐標(biāo)系；u 采用克拉索夫斯基橢球參數(shù)；u 多點定位:垂線偏差由900個點解得，大地水準(zhǔn)面差距由43個點解得；u 大地原點是前蘇聯(lián)的普爾科沃；u 大地點高程是以1956年青島驗潮站求出的黃海平均海水面為基準(zhǔn)；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 提供的大地點成果是局部平差結(jié)果。 問題和缺點：u 克拉索夫斯基橢球比現(xiàn)代精確橢球相差過大；u 只涉及兩個幾何性質(zhì)的橢球參數(shù)（a和α），滿足不了當(dāng)今理論研究和實際工作中所需四個地球橢球基本參數(shù)的要求；u 處理重力數(shù)據(jù)時采用的是赫爾默特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；對應(yīng)的參考橢球面與我國大地水準(zhǔn)面存在著自西向東明顯的系統(tǒng)性傾斜，在東部地區(qū)高程異常最大達到＋65米，全國范圍平均29米；u 橢球定向不明確，橢球短軸指向既不是CIO,；u 起始子午面不是國際時間局BIH所定義的格林尼治平均天文臺子午面，給坐標(biāo)換算帶來一些不便和誤差；u 坐標(biāo)系未經(jīng)整體平差而僅是局部平差成果，點位精度不高，也不均勻；u 名不副實，容易引起一些誤解。 1980年國家大地坐標(biāo)系特點：u 1980年國家大地坐標(biāo)系屬參心大地坐標(biāo)系；u 采用既含幾何參數(shù)又含物理參數(shù)的四個橢球基本參數(shù)。數(shù)值采用1975年IUGG第16屆大會的推薦值；u 多點定位；u 定向明確。，起始大地子午面平行于我國起始天文子午面；u 大地原點在我國中部：陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)，簡稱西安原點；u 大地點高程以1956年青島驗潮站求出的黃海平均海水面為基準(zhǔn)；u 1980年國家大地坐標(biāo)系建立后，進行了全國天文大地網(wǎng)整體平差，計算了5萬余個點的成果。新問題：u 原來的各種關(guān)于橢球參數(shù)的用表均要變更u 低等點要重新平差，編撰新的三角點成果表u 地形圖圖廓線和方里網(wǎng)線位置發(fā)生變化，并引起地形圖內(nèi)地形、地物相關(guān)位置的改變u 。 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，通過在空間三個坐標(biāo)軸上進行平移而來的。因此，其坐標(biāo)值仍體現(xiàn)了整體平差的特點，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；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。特點：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 大地原點與1980年國家大地坐標(biāo)系相同，但大地起算數(shù)據(jù)不同；u 大地點高程基準(zhǔn)是以1956年青島驗潮站求出的黃海平均海水面為基準(zhǔn)；u 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；u 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。 WGS84世界大地坐標(biāo)系該坐標(biāo)系是一個協(xié)議地球參考系CTS（Conventional Terrestrial System）,其原點是地球的質(zhì)心，（Conventional Terrestrial Pole）方向，Y軸和Z、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。WGS84橢球采用國際大地測量與地球物理聯(lián)合會第17屆大會大地測量常數(shù)推薦值 自1987年1月10日之后，GPS衛(wèi)星星歷均采用WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)。因此GPS網(wǎng)的測站坐標(biāo)及測站之間的坐標(biāo)差均屬于WGS84系統(tǒng)。為了求得GPS測站點在地面坐標(biāo)系（屬于參心坐標(biāo)系）中的坐標(biāo)，就必須進行坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。 2000國家大地坐標(biāo)系2008年3月，由國土資源部正式上報國務(wù)院《關(guān)于中國采用2000國家大地坐標(biāo)系的請示》，并于2008年4月獲得國務(wù)院批準(zhǔn)。自2008年7月1日起，中國將全面啟用2000國家大地坐標(biāo)系，國家測繪局受權(quán)組織實施。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)，其原點為包括海洋和大氣的整個地球的質(zhì)量中心。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)濟發(fā)展和社會的進步，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)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)、原點位于地球質(zhì)量中心的三維國家大地坐標(biāo)系。4 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換理論與程序設(shè)計 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換是測繪實踐中經(jīng)常遇到的重要問題之一。 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換通常包含兩層含義：坐標(biāo)系變換和基準(zhǔn)變換。 坐標(biāo)系變換：就是在同一地球橢球下，空間點的不同坐標(biāo)表示形式間進行變換。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：是指空間點在不同的地球橢球間的坐標(biāo)變換。可用空間的三參數(shù)或七參數(shù)實現(xiàn)不同橢球間空間直角坐標(biāo)系或不同橢球間大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。（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： （） 在使用上式進行空間直角坐標(biāo)到大地坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換時，因為計算大地緯度B時需要用到大地高H，而計算大地高時又需要用到大地緯度B。因此不能直接計算出大地坐標(biāo)，而需要采用迭代計算的方法。具體計算時，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。再將B代入公式求H和N,如此反復(fù)，直至求出的B,H,N收斂為止。也可以采用下面的算法直接將空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo): （）e為參考橢球的第二偏心率。在主要代碼如下：各橢球參數(shù)：PI = XAa = 6378140: XAb = : XAc = : XAe2 = : XAe12 = BJa = 6378245: BJb = : BJc = : BJe2 = : BJe12 = WGSa = 6378137: WGSb = : WGSc = : WGSe2 = : WGSe12 = 度分秒轉(zhuǎn)換下弧度：s = Val(Txt)du = Fix(s)fe = Fix((s du) * 100)mi = Round((s du fe * ) * 10000, 4)Rad = (du + fe / 60 + mi / 3600) * PI / 180程序設(shè)計界面如下：每一個國家大地坐標(biāo)系都有自己的基準(zhǔn)參數(shù)，每一個坐標(biāo)系都有幾種表現(xiàn)形式，如上圖所示，可以用B、L、H表示也可以用X、Y、Z所示，只要知道橢球參數(shù)利用公式即可實現(xiàn)這轉(zhuǎn)換。利用VB實現(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。算例：設(shè)一個點在BJ54坐標(biāo)系統(tǒng)下的大地坐標(biāo)為（40，50,100），將其轉(zhuǎn)換成空間直角坐標(biāo)得：將其轉(zhuǎn)換所得空間直角坐標(biāo)（，）再轉(zhuǎn)換回去得：所得數(shù)據(jù)與原數(shù)據(jù)無差別！用同樣的方法分別驗算在西安80坐標(biāo)系統(tǒng)下和在WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)下的情況，所得結(jié)果如下：在西安80坐標(biāo)系統(tǒng)下所得數(shù)據(jù)與原數(shù)據(jù)均無差別，在限差范圍內(nèi)，證明程序可行！ 不同地球橢球之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換實際上是不同基準(zhǔn)之間的轉(zhuǎn)換。 不同基準(zhǔn)之間的轉(zhuǎn)換方法很多，可以通過空間變換的方法實現(xiàn)，亦可用平面變換方法進行。下面介紹七參數(shù)布爾莎模型 設(shè)兩不同地球橢球的對應(yīng)的兩個空間直角坐標(biāo)系間有7個轉(zhuǎn)換參數(shù)： 3個平移參數(shù)（原點不重合產(chǎn)生）； 3個旋轉(zhuǎn)參數(shù)（坐標(biāo)軸不平行產(chǎn)生）； 1個尺度參數(shù)（兩坐標(biāo)系間的尺度不一致產(chǎn)生）。見下圖設(shè)（XA，YA，ZA）為某點在A空間直角坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，（XB，YB，ZB）為某點在B空間直角坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，（△X0， △ Y0， △ Z0）為某點從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)，（ ωX， ωY， ωZ ）為某點從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為某點從A空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到B空間直角坐標(biāo)系