坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與地圖投影

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1、坐標(biāo)系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)換一坐標(biāo)系與其種類1.1坐標(biāo)系與其作用坐標(biāo)系又稱參考基準(zhǔn)，是人類活動(dòng)的參考基準(zhǔn)。如導(dǎo)航、工程建設(shè)、武器的發(fā)射等。1）直角坐標(biāo)系最簡單、直觀的坐標(biāo)系是直角坐標(biāo)系，如圖1所示。其中：o：坐標(biāo)系原點(diǎn)，可以是選定的某地面點(diǎn)，稱為站心。x：x軸，一般選擇指向地球北方向y：y軸，選擇為鉛垂線方向z：z軸與x，y相垂直，構(gòu)成右手坐標(biāo)系R：距離圖1.1此坐標(biāo)系可以標(biāo)定目標(biāo)點(diǎn)的：方位角A仰角E顯然，已知（x,y,z）可計(jì)算出反之，已知（A,E,R）亦可計(jì)算（x,y,z）圖1.1坐標(biāo)系是人類活動(dòng)、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、軍事等方面的參考基準(zhǔn)，具有十分重要的作用。例如：1.工程測

2、量2.測繪地圖3.導(dǎo)航4.武器制導(dǎo)與軍隊(duì)指揮5.科學(xué)探測2）坐標(biāo)系的作用1）天球坐標(biāo)系2）地球坐標(biāo)系1.參考橢球大地坐標(biāo)系2.地心大地坐標(biāo)系（總地球橢球大地坐標(biāo)系）3.站心坐標(biāo)系1.2坐標(biāo)系的種類三參考橢球大地坐標(biāo)系3.1概述在以前，當(dāng)?shù)厍驒E球未精確確定時(shí)，一個(gè)國家為了測繪地圖，滿足經(jīng)濟(jì)、科學(xué)和軍事的需要，都建立一個(gè)適合本國情況的橢球大地坐標(biāo)系。此坐標(biāo)系又稱參心坐標(biāo)系，或國家大地坐標(biāo)系，或局部大地坐標(biāo)系。3.2參心大地坐標(biāo)系建立的基本方法1）選擇一個(gè)較準(zhǔn)確的參考橢球參數(shù)2）利用本國大地、重力、天文和水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)，將參考橢球與地球的關(guān)系唯一地確定下來。參心大地坐

3、標(biāo)系的基本特點(diǎn)1）參考橢球中心（坐標(biāo)系原點(diǎn)）一般不與地球質(zhì)心精確重合。2）參考橢球面與本國（或地區(qū)）的大地水準(zhǔn)面實(shí)現(xiàn)最佳密合，但與全球大地水準(zhǔn)面并不完全密合。3）該坐標(biāo)系只適用于本地區(qū)的測量和測繪工作，對(duì)全球范圍并不適合。3.3我國的參心坐標(biāo)系舊中國，由于經(jīng)濟(jì)、科技落后，沒有建立一個(gè)全國統(tǒng)一的坐標(biāo)系。新中國成立，先后建立了三個(gè)參心坐標(biāo)系。1）1954年北京坐標(biāo)系（舊）2）1980國家大地坐標(biāo)系3）1954年新北京坐標(biāo)系（整體平差值）1）1954年北京坐標(biāo)系（舊）解放初期，為了滿足全國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，采取從蘇聯(lián)國家大地點(diǎn)聯(lián)測，確定我國東北某基線網(wǎng)點(diǎn)的大地坐標(biāo)；作

4、為全國大地測量的起算點(diǎn)。而高程系統(tǒng)，則以我國青島驗(yàn)潮點(diǎn)為零點(diǎn)，采用水準(zhǔn)測量，確定各點(diǎn)的正常高。這個(gè)坐標(biāo)系我國命名為1964年北京坐標(biāo)系。其實(shí)質(zhì)是蘇聯(lián)1942年國家大地系的延伸。高程為我國黃海高程系統(tǒng)。1）1954年北京坐標(biāo)系（舊）1954年北京坐標(biāo)系采用克拉索夫斯基橢球，其參數(shù)為：a=6378245mf=1/298.3依據(jù)此坐標(biāo)系，我國進(jìn)行了全國大地天文、重力、水準(zhǔn)測量，并測繪了全國地形圖。為全國經(jīng)濟(jì)建設(shè)、科學(xué)研究和國防建設(shè)作出重要貢獻(xiàn)。（3.1）2）1980國家大地坐標(biāo)系1978年我國基本完成全國天文大地網(wǎng)布測工作，需進(jìn)行全國天文大地網(wǎng)平差。為了建立更精確的

5、天文大地網(wǎng)，確定建立新的大地坐標(biāo)系，并在此坐標(biāo)系進(jìn)行天文大地網(wǎng)平差。此新坐標(biāo)系命名為1980年國家大地坐標(biāo)系。其建立方法為：（1）選用新的參考橢球（2）建立并測定國家大地原點(diǎn)（3）進(jìn)行參考橢球定位和定向（1）選用新的參考橢球選用1975年國際大地測量與地球物理聯(lián)合會(huì)推薦值——IUGG-75地球橢球。其四個(gè)基本參數(shù)為：其導(dǎo)出的參數(shù)為：地球橢球扁率：赤道的正常重力：極點(diǎn)的正常重力：（2）建立并制定國家大地原點(diǎn)在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)建立高精度大地原點(diǎn)，簡稱西安原點(diǎn)。在原點(diǎn)進(jìn)行高精度大地、天文、重力和水準(zhǔn)測量。（3）進(jìn)行參考橢球定位和定向其條件是：橢球短軸平行于由地心指

6、向JYD1968.0極點(diǎn)方向。起始大地子午面平行于格林尼治平均天文臺(tái)子午面橢球面與我國的大地水準(zhǔn)面實(shí)現(xiàn)最佳密合1980年國家大地坐標(biāo)系建立后，全國天文大地網(wǎng)整體平差即在此坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行。得出80坐標(biāo)系的大地坐標(biāo)數(shù)據(jù)。今后測量和測繪工作即在此新坐標(biāo)系中進(jìn)行。3）1954年新北京坐標(biāo)系（整體平差值）由于過去多年采用1954年北京坐標(biāo)系進(jìn)行測圖，地圖庫存量很大，特別是軍事部門。如果完全采用80坐標(biāo)系所測的新圖，那將造成很大浪費(fèi)和不便。鑒于此種情況，確定測圖仍可采用1954年北京坐標(biāo)系，但點(diǎn)位坐標(biāo)精度要提高。即建立新1954北京坐標(biāo)系新1954年北京坐標(biāo)系的建立方法（1

7、）坐標(biāo)系統(tǒng)不變，仍與舊1954年北京坐標(biāo)系原點(diǎn)一致。（2）坐標(biāo)系三軸指向。新北京坐標(biāo)系的三軸指向與1980年國家大地坐標(biāo)系三軸指向相同。（3）新1954年北京坐標(biāo)系坐標(biāo)的計(jì)算新1954年北京坐標(biāo)系坐標(biāo)的計(jì)算確定新1954年北京坐標(biāo)系原點(diǎn)與1980年國家大地坐標(biāo)系原點(diǎn)的坐標(biāo)差將1980年國家大地坐標(biāo)系的整體平差點(diǎn)位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成新1954年北京坐標(biāo)系的點(diǎn)位坐標(biāo)。其轉(zhuǎn)換公式為：（3.2）新1954年北京坐標(biāo)系坐標(biāo)的計(jì)算左圖為80與54坐標(biāo)系的的轉(zhuǎn)換示意圖。因此，新1984年北京坐標(biāo)系的坐標(biāo)精度已大大提高。點(diǎn)位相對(duì)精度與1980年坐標(biāo)系的相對(duì)精度是一致的。圖3.1四）地

8、心大地坐標(biāo)系4.1概述1）建立地心系的