【正文】 的轉換及其程序設計 7 3 坐標系統(tǒng)簡介 所謂坐標系指的是描述空間位置的表達形式 ,即采用什么方法來表示空間位置。按這種方法進行參考橢球的定位和定向，由于包含了許多拉普拉斯點，因此通常稱為多點定位法。 參考橢球定位定向方法 選定某一適宜的點 K 作為大地原點，在該點上實施 精密的天文測量和高程測量，由此得到該點的天文經(jīng)度 ，天文緯度，至某一相鄰點的天文方位角和正高 得到 K 點相應的大地經(jīng)度，大地緯度 ，至某一相鄰點的大地方位角和大地高 江蘇師范大學本科生畢業(yè)設計 不同坐標系的轉換及其程序設計 6 （ ） 多點定位 一點定位的結果在較大范圍內往往難以使橢球面與大地水準面有較好的 密合。 除了滿足地心定位和雙平行條件外 ,在確定橢球參數(shù)時能使它在全球范圍內與大地體最密合的地球橢球 ,叫做總地球橢球。 橢球定向是指確定橢球旋轉軸的方向 ,不論是局部定位還是地心定位 ,都應滿足兩個平行條件 : ①橢球短軸平行于地球自轉軸 。 橢球定位是確定橢球中心的位置 ,可分為兩類 :局部定位和地心定位。它同樣具有參心大地坐標系和參心直角坐標系兩種表述方法，它們的定義與地心坐標系的定義相似。這時參考橢球的原點一般不會和地球質心重合，所以稱為參心。地心大地坐標系定義為：以地球的質心作為原點，以地球自轉軸作為橢球的短軸，大地緯度 B是過地面點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 點沿橢球法線到橢球面的最短距離。 地心坐標系是以地球的質心為原點，同樣有地心大地坐標系和地心空間直角坐標系兩種表述方法。 不同的坐標系統(tǒng)會使用的基準也不同。地球表面、大地水準面和橢球面三者的關系及偏差如下圖所示 江蘇師范大學本科生畢業(yè)設計 不同坐標系的轉換及其程序設計 4 圖 21 地球三個面及其偏差 基準 所謂基準是指為描述空間位置而定義的點線面。 。其具體條件為： ，而且其表面與大地水準面之間的差距的平方和最小。 由于地球內部質量分布不均，導致大地體其實是一個不平的似球體，經(jīng)過長期的理論研究和實踐認為，當一個通過南北兩極的子午圈，繞地球南北極旋轉一周 而形成一個橢球體，用這個橢球面來代替大地水準面，是一個很理想的計算基準面。想要弄清楚它們之間的聯(lián)系，那么就會涉及到坐標轉換的問題。 因此對于地面上一點，由于所選擇的坐 標系不同，其表達方式也會不同。 本文首先介紹 研究的背景和意義，國內外研究現(xiàn)狀， 接著對國內外有關空間三維直角坐標系做了系統(tǒng)概述，接著介紹了與坐標轉換相關的知識以及坐標轉換模型，并用 VB 設計了相關程序，最后是全文總結。 在國內空間三維直角坐標轉換中 ,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)轉換模型進行分析的基礎上，從理論和實踐上證明了這三個模型的等價性，并在此基礎上他還提出了第 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，但從坐標轉換的最終結果而言，他們是等價的。由于各種轉換模型的相繼推出，對我們測量工作者來說，了 解這些轉換的原理和數(shù)據(jù)的處理的過程方法是必要的。 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)互補共榮的新的發(fā)展格局；傳統(tǒng)的大地測量技術發(fā)生了質的變化，傳統(tǒng)的測繪行業(yè)逐漸向地理信息化產(chǎn)業(yè)轉換，工作重點已經(jīng)由外業(yè)轉為內業(yè)處理。單純采用目前參心、二維、低精度、靜態(tài)的大地坐標系統(tǒng)和相應的基礎設施作為中國現(xiàn)行應用的測繪基準，必然會帶來越來越多的不協(xié)調問題新形勢下，測量坐標系問題顯得越來越突出，使用地心坐標系的要求也越 來越迫切。 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，局部坐標系無疑是國家和地區(qū)的惟一選擇。精確地測量，計算和表示點的坐標，為各種比例尺地形圖和大型工程測量提供控制，大地 坐標系作為大地測量基準的一部分，一直是大地測量中最基本的問題。 首先本文介紹大地測量學坐標的相關知識， 接著介紹了與坐標轉換相關的知識以及坐標轉換模型 （包括 同一坐標系下的坐標轉換模型和不同參考系下各坐標系間的坐標轉換模型），并利用 vb 語言 實現(xiàn)坐標轉換的過程。在同一坐標系下坐標的表示方式又有空間直角坐標、大地坐標、平面坐標。 江蘇 師 范 大 學 本科生畢業(yè)論文（設計） 論 文 題 目： 不同坐標系的轉換及其程序設計 院 系： 測繪學院 專 業(yè)： 測繪工程 江蘇師范大學教務處印制 I 摘 要 隨著空間技術的發(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，尤其是坐標系統(tǒng)的統(tǒng)一。由于各測量單位工作目的不同，所選擇的橢球參考系也會有所不同，出現(xiàn)了許多 不同形式的坐標系，例如 WGS84坐標系、國家 80 坐標系、北京 54 坐標系、獨立地方坐標及各種坐標。根據(jù)不同的測繪需求，需要將不同的坐標系下的坐標進行相互轉換，在這些坐標轉換的過程中既會運用到同一坐標系下的坐標轉換模型，又會用到不同參考系下各坐標系間的坐標轉換模型。 關鍵詞： 地球橢球， 坐標系，轉換模型， 坐標轉換 II Abstract Along with the development of space technology, the formation of global integration, more and more requirements of surveying and mapping material form a unified global standard, especially the unity of the coordinate system. Because each measurement unit work purpose is different, choose the frame of reference ellipsoid would differ, the emergence of many different forms of coordinate system, such as WGS84 coordinate system, the state 80 coordinate system, Beijing 54 coordinate system, independent local coordinate system and various kinds of urban construction coordinates. In the same coordinate system of representation and coordinate space rightangle coordinate, coordinate, coordinate the earth plane. According to the different needs of surveying and mapping, need different coordinate transformation coordinate system, in which the process of coordinate transformation can use to the same coordinate system coordinate transformation model, and will use different reference frame, the coordinate transformation between the coordinate system model. First of all this paper introduces the geodetic coordinates of relevant knowledge, then introduce the knowledge of coordinate transformation and coordinate transformation model(including the same coordinate system coordinate transformation model and different reference frame, the coordinate transformation between the coordinate system model), and the use of vb language realization of coordinate transformation process. Key words: the earth ellipsoid, coordinate system, transformation model, coordinate transformation III 摘要 ............................................................................................................................... I Abstract ......................................................................................................................II 1 緒 論 ..................................................................................................................... 1 研究的背景和意義 .......................................................................................... 1 國內外研究現(xiàn)狀 .............................................................................................. 1 研究的主要內容 .............................................................................................. 2 2 相關理論和知識介紹 ...................................................................................... 3 地球橢球 .......................................................................................................... 3 基準 ................................................................................................................. 4 建立大地坐標系的基本原理 .......................................................................... 5 橢球定位、定向的概念 ............................................................................... 5 ...............................................