我國常用坐標系統(tǒng)和其轉換

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1、我國常用坐標系統(tǒng)和其轉換　　摘要：隨著坐標系的更新以及坐標基準的變化，我國曾先后使用過北京54坐標系、1980西安坐標系，并于2008年7月開始啟用新的國家大地坐標系——2000國家大地坐標系，如何將各個坐標系的大地控制點進行相互轉換是我們必須解決的問題，本文對我國常用坐標系及其坐標相互轉換的理論基礎和方法進行了介紹。關鍵詞：坐標系；坐標轉換；參數中圖分類號：{P286+.1}文獻標識碼：A文章編號：一、引言820世紀50年代，為了滿足測繪工作的迫切需要，我國采用了北京54坐標系，后來隨著天文大地網布設任務的完成，通過天文大地

2、網整體平差，于80年代初我國又建立了1980西安坐標系。1954北京坐標系和1980西安坐標系在我國經濟建設和國防建設中發(fā)揮著巨大的作用。同時也應該看到，隨著時間的推移，這兩個以經典測量技術為基礎的局部大地坐標系，目前已經不能適應科學技術特別是空間技術的發(fā)展，不能適應我國經濟建設和國防建設需要。同時，全球衛(wèi)星定位技術的廣泛推廣和應用，使各行業(yè)和部門對采用地心坐標系統(tǒng)提出了迫切的需求，為了適應國民經濟和科學技術發(fā)展的需要，世界上許多發(fā)達和中等發(fā)達國家和地區(qū)多年前就開始采用地心坐標系，我國也于2008年7月開始啟用新的國家大地坐標

3、系——2000國家大地坐標系。一個完整的地球坐標參考系統(tǒng)是由大地基準（面）與坐標系兩部分構成。坐標系指描述空間位置的表達形式（如空間直角坐標系或大地坐標系等），而基準指的是為描述空間位置而定義的一系列點、線和面。在大地測量中的大地基準面一般指為確定點在空間中的位置，而采用的總地球橢球或參考橢球的幾何參數和物理參數。我國目前用以測圖及工程規(guī)劃、設計以及其他用途的大地控制點一般基于北京54坐標系或西安80坐標系，如何將這些控制點統(tǒng)一到地心坐標系是十分重要的問題，本文主要介紹我國常用坐標系統(tǒng)及其相互轉換方法。二、我國常用坐標系簡介1

4、、北京54坐標系8北京54坐標系是我國目前廣泛采用的大地測量坐標系，它是依照1953年我國東北邊境內若干三角點與前蘇聯(lián)天文網相連測的成果，由1954年東北地區(qū)的一部分一等三角鎖局部平差確定，隨后擴展加密遍及全國，該坐標系采用的參考橢球是克拉索夫斯基橢球。該坐標系統(tǒng)采用多點定位，且高程基準為1956年青島驗潮站求出的黃海平均海水面，高程異常以前蘇聯(lián)1955年大地水準面重新平差結果為起算數據，按我國天文水準路線推算而得。北京54坐標系存在如下的問題：（1）北京54坐標系所對應的國家參考橢球并未采用我國自己的天文測量資料來進行定位和

5、定向，對橢球的定向含義不明確，從現代觀點來看克拉索夫斯基橢球元素也顯得不夠精確，而且只有兩個幾何參數，并不具有反映橢球幾何、物理特性的四個基本參數。（2）北京54坐標系橢球參數長半軸與現在的精確值有108m的差距。（3）北京54坐標系參考橢球面與我國大地水準面之間存在自西向東的系統(tǒng)性傾斜，東部差距達68m。（4）幾何大地測量和物理大地測量應用的參考面不統(tǒng)一。重力數據處理采用的是赫爾默特正常重力公式，與其相應的橢球為赫爾默特橢球，這與克拉索夫斯基橢球不一致。（5）定向不明確?？死鞣蛩够鶛E球短半軸既不指向CIO也不指向我國地極原

6、點JYD1968.0；同時其起始子午面也不是國際時間局所定義的格林尼治平均天文臺子午面，這給坐標換算帶來了很多麻煩。（6）北京54坐標系按局部平差逐步提供大地點成果的，因此不可避免的會出現一些矛盾和不夠合理的地方。2、1980年西安坐標系81980年國家大地坐標系因其大地坐標原點在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)境內。通常又被稱為西安80坐標系。由于北京54坐標系自身存在的很大缺陷而不能滿足現代大地測量和有關科學發(fā)展的需要，為了消除局部平差和逐級控制產生的不合理影響，提高大地網的精度，1982年我國完成了全國天文大地網整體平差，建立了新坐標

7、系即1980西安坐標系。西安80坐標系的大地原點在我國中部，是參心坐標系，橢球面同似大地水準面在我國境內符合的最好；橢球短軸Z軸平行于地球質心指向地極原點方向，大地起始子午面平行于格林尼治平均天文臺子午面；X軸在大地起始子午面內與Z軸垂直指向0經度方向；Y軸與Z,X軸成右手坐標系；橢球采用IUGG1975年大會推薦的參數；多點定位：橢球定位時按我國范圍內高程異常值平方和最小原則求解參數；大地高程以1956年青島驗潮站求出的黃海平均水面為基準。從技術和應用方面考慮，西安80系主要存在下面幾個問題：（1）二維坐標系統(tǒng)，即任何所考慮

8、對象的三維坐標在西安80系中只表現為平面的2維坐標；（2）橢球定位，西安80系是由中國大陸局部高程異常最佳符合方法定位，因此它不僅不是地心定位，而且當時確定定位也沒有顧及占中國全部國土面積近1/3的海域國土8（3）隨著科學技術的發(fā)展，原來在20世紀70年代用于定義我國大地坐標