坐标系转换问题
坐标系转换方法和技巧
坐标系转换方法和技巧
1.二维坐标系转换:
二维坐标系转换是将平面上的点从一个坐标系转换到另一个坐标系中。常用的方法有旋转、平移和缩放。
-旋转:通过改变坐标系的旋转角度,可以将点从一个坐标系转换到
另一个坐标系。
-平移:通过改变坐标系的平移量,可以将点从一个坐标系平移到另
一个坐标系。
-缩放:通过改变坐标系的比例尺,可以将点从一个坐标系缩放到另
一个坐标系。
2.三维坐标系转换:
三维坐标系转换是将空间中的点从一个坐标系转换到另一个坐标系中。常用的方法有旋转、平移和缩放。
-旋转:通过改变坐标系的旋转角度,可以将点从一个坐标系转换到
另一个坐标系。
-平移:通过改变坐标系的平移量,可以将点从一个坐标系平移到另
一个坐标系。
-缩放:通过改变坐标系的比例尺,可以将点从一个坐标系缩放到另
一个坐标系。
3.地理坐标系转换:
地理坐标系转换是将地球表面点的经纬度坐标转换为平面坐标系(如UTM坐标系)或其他地理坐标系中的点。常用的方法有投影转换和大地坐
标转换。
-投影转换:根据不同的地理投影模型,将地理坐标系中的点投影到
平面上。常用的地理投影包括墨卡托投影、兰伯特投影等。
-大地坐标转换:根据椭球模型和大地测量的理论,将地理坐标系中
的点转换为具有X、Y、Z三维坐标的点。常见的大地坐标系包括WGS84和GCJ-02等。
4.坐标系转换的技巧:
-精度控制:在坐标系转换过程中,需要注意精度的控制,以确保转
换后的坐标满足要求。
-参考点选择:在坐标系转换过程中,选取合适的参考点可以提高转
换的准确性和稳定性。
-坐标系转换参数的确定:在进行坐标系转换时,需要确定旋转角度、平移量和比例尺等参数,可以通过多点共面条件、最小二乘法等方法进行
浅析几种常用坐标系和坐标转换
浅析⼏种常⽤坐标系和坐标转换
⼀般来讲,GPS直接提供的坐标(B,L,H)是1984年世界⼤地坐标系(Word Geodetic System 1984即WGS-84)的坐标,其中B为纬度,L为经度,H为⼤地⾼即是到WGS-84椭球⾯的⾼度。⽽在实际应⽤中,我国地图采⽤的是1954北京坐标系或者1980西安坐标系下的⾼斯投影坐标(x,y,),不过也有⼀些电⼦地图采⽤1954北京坐标系或者1980西安坐标系下的经纬度坐标(B,L),⾼程⼀般为海拔⾼度h。
GPS的测量结果与我国的54系或80系坐标相差⼏⼗⽶⾄⼀百多⽶,随区域不同,差别也不同,经粗落统计,我国西部相差70⽶左右,东北部140⽶左右,南部75⽶左右,中部45⽶左右。现就上述⼏种坐标系进⾏简单介绍,供⼤家参阅,并提供各坐标系的基本参数,以便⼤家在使⽤过程中⾃定义坐标系。
1、1984世界⼤地坐标系
WGS-84坐标系是美国国防部研制确定的⼤地坐标系,是⼀种协议地球坐标系。WGS-84坐标系的定义是:原点是地球的质⼼,空间直⾓坐标系的Z轴指向BIH(1984.0)定义的地极(CTP)⽅向,即国际协议原点CIO,它由IAU和IUGG共同推荐。X轴指向BIH定义的零度⼦午⾯和CTP⾚道的交点,Y轴和Z,X轴构成右⼿坐标系。WGS-84椭球采⽤国际⼤地测量与地球物理联合会第17届⼤会测量常数推荐值,采⽤的两个常⽤基本⼏何参数:
长半轴a=6378137m;扁率f=1:298.257223563
2、1954北京坐标系
1954北京坐标系是将我国⼤地控制⽹与前苏联1942年普尔科沃⼤地坐标系相联结后建⽴的我国过渡性⼤地坐标系。属于参⼼⼤地坐标系,采⽤了前苏联的克拉索夫斯基椭球体。其长半轴 a=6378245,扁率 f=1/298.3。1954年北京坐标系虽然是苏联1942年坐标系的延伸,但也还不能说它们完全相同。
坐标转换与变换的使用注意事项
坐标转换与变换的使用注意事项引言:
在现代社会,我们经常会遇到各种需要进行坐标转换与变换的场景。无论是建
筑设计、地理测量、航空导航还是计算机图形处理,都离不开坐标转换与变换的应用。然而,由于涉及到复杂的数学理论和计算方法,使用坐标转换与变换时需要特别注意一些事项,以确保结果的准确性和可靠性。本文将重点讨论坐标转换与变换的使用注意事项。
一、理解坐标系统的概念
坐标系统是进行坐标转换与变换的基础。常用的坐标系统有笛卡尔坐标系、极
坐标系、球面坐标系等。在进行坐标转换与变换之前,首先要确保对使用的坐标系统有准确的理解。不同的坐标系统有不同的数学表示方法和转换规则,理解清楚了坐标系统,才能正确进行后续的操作。
二、选择合适的坐标转换方法
在进行坐标转换与变换时,需要根据具体问题的需求选择合适的坐标转换方法。常用的坐标转换方法有线性变换、仿射变换、透视变换等。线性变换是最简单的变换方法,可以通过矩阵运算来表示。仿射变换是线性变换的一种特殊情况,包括平移、旋转、缩放等操作。透视变换是非线性变换,适用于处理远近物体的透视效果。选择不同的坐标转换方法会对结果产生重要影响,需要根据实际需求慎重选择。三、注意坐标精度问题
在进行坐标转换与变换时,坐标的精度是一个非常重要的考虑因素。坐标精度
决定了结果的准确度和误差范围。在实际应用中,一般会对坐标进行四舍五入、截断等处理来控制精度。然而,在进行多次坐标转换与变换时,精度的累积误差是不
可避免的。为了减小累积误差,可以使用高精度计算方法、增加中间变量的精度等方式。
四、考虑坐标系转换问题
坐标转换的基本问题
坐标转换问题
坐标转换问题的详细了解对于测量很重要,那么请和我一起来讨论这个问题。
首先,我们要弄清楚几种坐标表示方法。大致有三种坐标表示方法:经纬度和高程,空间直角坐标,平面坐标和高程。
我们通常说的WGS-84坐标是经纬度和高程这一种,北京54坐标是平面坐标和高程着一种。
现在,再搞清楚转换的严密性问题,在同一个椭球里的转换都是严密的,而在不同的椭球之间的转换这时不严密的。举个例子,在WGS-84坐标和北京54坐标之间是不存在一套转换参数可以全国通用的,在每个地方会不一样,因为它们是两个不同的椭球基准。
那么,两个椭球间的坐标转换应该是怎样的呢?一般而言比较严密的是用七参数法,即X平移,Y平移,Z平移,X旋转,Y旋转,Z旋转,尺度变化K。要求得七参数就需要在一个地区需要3个以上的已知点,如果区域范围不大,最远点间的距离不大于30Km(经验值),这可以用三参数,即X平移,Y平移,Z平移,而将X旋转,Y旋转,Z旋转,尺度变化K视为0,所以三参数只是七参数的一种特例。在本软件中提供了计算三参数、七参数的功能。
在一个椭球的不同坐标系中转换需要用到四参数转换,举个例子,在深圳既有北京54坐标又有深圳坐标,在这两种坐标之间转换就用到四参数,计算四参数需要两个已知点。本软件提供计算四参数的功能。
现在举个例子说明:在珠江有一个测区,需要完成WGS-84坐标到珠江坐标系(54椭球)的坐标转换,整个转换过程是
这样的:
本软件使用说明:
本软件采用文件化管理,用户可以将一种转换作为一个文件保存下来,下次使用时从文件菜单中选择打开这个文件来调用所有已有的转换参数。
关于在同一坐标系内大地坐标和平面坐标的转换问题
关于在同一坐标系内大地坐标和平面坐标的转换问题
关于在同一坐标系内大地坐标和平面坐标的转换问题
工程施工过程中,常常会遇到不同坐标系统间,坐标转换的问题。目前国内常见的转换有以下几种:1,大地坐标(BLH)对平面直角坐标(XYZ);2,北京54全国80及WGS84坐标系的相互转换;3,任意两空间坐标系的转换。其中第2类可归入第三类中。所谓坐标转换的过程就是转换参数的求解过程。常用的方法有三参数法、四参数法和七参数法。以下对上述三种情况作详细描述如下:
1,大地坐标(BLH)对平面直角坐标(XYZ)
常规的转换应先确定转换参数,即椭球参数、分带标准(3度,6度)和中央子午线的经度。椭球参数就是指平面直角坐标系采用什么样的椭球基准,对应有不同的长短轴及扁率。一般的工程中3度带应用较为广泛。对于中央子午线的确定有两种方法,一是取平面直角坐标系中Y坐标的前两位*3,即可得到对应的中央子午线的经度。如x=3250212m,y=395121123m,则中央子午线的经度=39*3=117度。另一种方法是根据大地坐标经度,如果经度是在155.5~185.5度之间,那么对应的中央子午线的经度=(155.5+185.5)/2=117度,其他情况可以据此3度类推。
另外一些工程采用自身特殊的分带标准,则对应的参数确定不在上述之列。
确定参数之后,可以用软件进行转换,以下提供坐标转换的程序下载。2,北京54全国80及WGS84坐标系的相互转换
这三个坐标系统是当前国内较为常用的,它们均采用不同的椭球基准。其中北京54坐标系,属三心坐标系,大地原点在苏联的普而科沃,长轴6378245m,短轴6356863,扁率1/298.3;西安80坐标系,属三心坐标系,大地原点在陕西省径阳县永乐镇,长轴6378140m,短轴6356755,扁率1/298.25722101;WGS84坐标系,长轴
坐标系转换问题及转换参数的计算方法
坐标系转换问题及转换参数的计算方法
对于坐标系的转换,给很多GPS的使用者造成一些迷惑,尤其是对于刚刚接触的人,搞不明白到底是怎么一回事。我对坐标系的转换问题,也是一知半解,对于没学过测量专业的人来说,各种参数的搞来搞去实在让人迷糊。在我有限的理解范围内,我想在这里简单介绍一下,主要是抛砖引玉,希望能引出更多的高手来指点迷津。
我们常见的坐标转换问题,多数为WGS84转换成北京54或西安80坐标系。其中WGS84坐标系属于大地坐标,就是我们常说的经纬度坐标,而北京54或者西安80属于平面直角坐标。对于什么是大地坐标,什么是平面直角坐标,以及他们如何建立,我们可以另外讨论。这里不多罗嗦。
那么,为什么要做这样的坐标转换呢?
因为GPS卫星星历是以WGS84坐标系为根据而建立的,我国目前应用的地形图却属于1954年北京坐标系或1980年国家大地坐标系;因为不同坐标系之间存在着平移和旋转关系(WGS84坐标系与我国应用的坐标系之间的误差约为80),所以在我国应用GPS进行绝对定位必须进行坐标转换,转换后的绝对定位精度可由80提高到5-10米。简单的来说,就一句话,减小误差,提高精度。
下面要说到的,才是我们要讨论的根本问题:如何在WGS84坐标系和北京54坐标系之间进行转换。
说到坐标系转换,还要罗嗦两句,就是上面提到过的椭球模型。我们都知道,地球是一个近似的椭球体。因此为了研究方便,科学家们根据各自的理论建立了不同的椭球模型来模拟地球的形状。而且我们刚才讨论了半天的各种坐标系也是建立在这些椭球基准之上的。比如北京54坐标系采用的就是克拉索夫斯基椭球模型。而对应于WGS84坐标系有一个WGS84椭球,其常数采用IUGG第17届大会大地测量常数的推荐值。WGS84椭球两个最常用的几何常数:长半轴:6378137±2(m);扁率:1:298.257223563
坐标系的转换
对于坐标系之间的转换,目前我们国家有以下几种:
1、大地坐标(BLH)对平面直角坐标(XYZ);
2、北京54全国80及WGS84坐标系的相互转换;
3、任意两空间坐标系的转换。
坐标转换就是转换参数。
常用的方法有三参数法、四参数法和七参数法。
以下对上述三种情况作转换基本原理描述如下:
1、大地坐标(BLH)对平面直角坐标(XYZ)
常规的转换应先确定转换参数,即椭球参数、分带标准(3度,6度)和中央子午线的经度。
椭球参数就是指平面直角坐标系采用什么样的椭球基准,对应有不同的长短轴及扁率。
一般的工程中3度带应用较为广泛。
对于中央子午线的确定的一般方法是:平面直角坐标系中Y坐标的前两位*3,
即可得到对应的中央子午线的经度。如x=3888888m,y=388888666m,则中央子午线的经度=38*3=114度。
另外一些工程采用自身特殊的分带标准,则对应的参数确定不在上述之列。
确定参数之后,可以用软件进行转换,以下提供坐标转换的程序下载。
2、北京54全国80及WGS84坐标系的相互转换
这三个坐标系统是当前国内较为常用的,它们均采用不同的椭球基准。其中北京54坐标系,属三心坐标系,大地原点在苏联的普而科沃,长轴6378245m,短轴6356863,扁率1/298.3;西安80坐标系,属三心坐标系,大地原点在陕西省径阳县永乐镇,长轴6378140m,短轴6356755,扁率1/298.25722101;WGS84坐标系,长轴6378137.000m,短轴6356752.314,扁率1/298.257223563。由于采用的椭球基准不一样,并且由于投影的局限性,使的全国各地并不存在一至的转换参数。对于这种转换由于量较大,有条件的话,一般都采用GPS联测已知点,应用GPS软件自动完成坐标的转换。当然若条件不许可,且有足够的重合点,也可以进行人工解算。详细方法见第三类。
平面坐标系之间转换计算
平面坐标系之间转换计算
平面坐标系之间的转换计算是地理信息系统(GIS)中的核心内容之一、在实际应用中,可能需要将一个地理坐标系(如大地坐标系)转换为
另一个地理坐标系(如投影坐标系),或者将一个投影坐标系转换为另一
个投影坐标系。以下将介绍常见的一些平面坐标系之间的转换计算。
1.大地坐标系到投影坐标系的转换:
在使用GIS处理空间数据时,经常需要将大地坐标系(如经纬度)转
换为投影坐标系(如UTM坐标系)。常用的方法有:
(1)经纬度到UTM坐标系的转换:该转换将经纬度坐标转换为UTM
坐标。该转换涉及到大地椭球体参数的使用,如椭球体长半轴、短半轴和
扁率等。
(2)经纬度到高斯-克吕格(Gauss-Krüger)坐标系的转换:该转换
将经纬度坐标转换为高斯-克吕格坐标,该转换同样需要使用椭球体参数。
2.投影坐标系之间的转换:
在GIS中,投影坐标系主要用于展示地理坐标系在平面上的表示。常
见的投影坐标系有UTM坐标系、高斯-克吕格坐标系和墨卡托投影坐标系等。常用的方法有:
(1)UTM坐标系之间的转换:UTM坐标系分为60个带,通过特定的
转换方法可以将一个UTM坐标系转换为另一个UTM坐标系。
(2)高斯-克吕格坐标系之间的转换:高斯-克吕格坐标系的换带方
式与UTM坐标系类似,通过换带可以将一个高斯-克吕格坐标系转换为另
一个高斯-克吕格坐标系。
(3)墨卡托投影坐标系到UTM坐标系的转换:墨卡托投影坐标系是
一种等角圆柱投影,将地球上的经纬度坐标投影到平面上,通常用于地图
的展示。
3.坐标系之间的转换计算:
在进行坐标系转换时,需要使用一些数学转换公式和转换参数。例如,大地坐标系到投影坐标系的转换中,需要使用椭球体的参数,如长半轴、
坐标系之间的转换
大地坐标(BLH经纬度高程)和北京54等坐标系之间的转换
2008-12-11 16:25:23| 分类:默认分类| 标签:|字号大中小订阅
工程施工过程中,常常会遇到不同坐标系统间,坐标转换的问题。目前国内常见的转换有以下几种:1,大地坐标(BLH)对平面直角坐标(XYZ);2,北京54全国80及WGS84坐标系的相互转换;3,任意两空间坐标系的转换。其中第2类可归入第三类中。所谓坐标转换的过程就是转换参数的求解过程。常用的方法有三参数法、四参数法和七参数法。以下对上述三种情况作详细描述如下:
1,大地坐标(BLH)对平面直角坐标(XYZ)
常规的转换应先确定转换参数,即椭球参数、分带标准(3度,6度)和中央子午线的经度。椭球参数就是指平面直角坐标系采用什么样的椭球基准,对应有不同的长短轴及扁率。一般的工程中3度带应用较为广泛。对于中央子午线的确定有两种方法,一是取平面直角坐标系中Y坐标的前两位*3,即可得到对应的中央子午线的经度。如x=3250212m,y=395121123m,则中央子午线的经度=39*3=117度。另一种方法是根据大地坐标经度,如果经度是在155.5~185.5度之间,那么对应的中央子午线的经度=(155.5+185.5)/2=117度,其他情况可以据此3度类推。
另外一些工程采用自身特殊的分带标准,则对应的参数确定不在上述之列。
确定参数之后,可以用软件进行转换,以下提供坐标转换的程序下载。
2,北京54全国80及WGS84坐标系的相互转换
这三个坐标系统是当前国内较为常用的,它们均采用不同的椭球基准。
坐标系转换专题
提纲
理论简介 我国国家坐标系
坐标系间转换
坐标转换
坐标转换是空间实体的位置描述,是从一种坐标系统变换到另 一种坐标系统的过程。通过建立两个坐标系统之间一一对应关 系来实现。
坐标转换分类: 1、大地坐标(BLH)对空间直角坐标(XYZ); 2、空间直角坐标系间的转换。
实现坐标转换的要素: 1、转换模型; 2、重合点; 3、转换参数。
度带划分
六度带自格林威治零度经线起,每6度分为一个投影带,自西向东分带,全球共分为 60个投影带,带号依次编为第 1、2…60带。我国6°带中央子午线的经度,由73°起 每隔6°而至135°,共计11带,带号用n表示,中央子午线的经度用L0表示。
带号及中央子午线经度的关系:
λ =6n-3;N=L/6的整数商+1(有余数时候) 注:λ——中央子午线经度; L——点经度; N——投影带号 如,位于东经117 °,因此,在六度带划分时候带号N为20。
在我国地图投影采用高斯-克吕格投影投影,简称高斯投影。
高斯投影
高斯-克吕格投影是等角横切椭圆柱投影,由德国数学家高斯提出,后经克吕格 扩充并推倒出计算公式,故称为高斯-克吕格投影,简称高斯投影。该投影以中 央经线和赤道投影后为坐标轴,中央经线和赤道交点为坐标原点,纵坐标由坐标 原点向北为正,向南为负,规定为X轴,横坐标从中央经线起算,向东为正,向 西为负,规定为Y轴。所以,高斯-克吕格坐标系的X、Y轴正好对LongruanGIS坐标 系和AUTOCAD坐标系的Y和X。
坐标系转换关系
坐标系转换关系
坐标系转换是将不同坐标系之间的坐标进行转换的过程。在实际应用中,为了达到不同目的,常采用不同的坐标系。例如,在地图制作中,我们通常使用地理坐标系(经纬度)来表示地球上的位置;在工程测绘中,我们则使用平面直角坐标系或其他局部坐标系来表示测量对象的位置。
为了实现不同坐标系之间的转换,需要了解它们之间的关系。常见的坐标系转换包括以下几种:
1.地理坐标系与平面直角坐标系的转换:
由于地球并非一均匀球体,因此需要通过椭球体参数来确定地理坐标系与平面直角坐标系的转换关系。
2.不同平面直角坐标系之间的转换:
由于平面直角坐标系的选取并不唯一,不同国家和地区通常采用自己的坐标系。在实际应用中,需要进行相应的转换。
3.局部坐标系与全局坐标系的转换:
工程测绘中,通常采用局部坐标系(例如UTM坐标系)进行测量,但在将测量结果与地理信息系统(GIS)中的地图进行整合时,需要将局部坐标系转换为全局坐标系(例如地理坐标系)。
以上所述是常见的坐标系转换关系,实际应用中还可能涉及更复杂的转换方式,例如大地网与平面网的转换等。为了确保转换结果的准确性,需要根据具体情况进行算法的选择和精度的控制。
坐标系转换误差
坐标系转换误差
坐标系转换是地理信息系统中常用的操作之一,也是非常重要的一项任务。在进行坐标系转换时,往往会面临精度问题,即转换后的数据与原始数据之间存在一定误差。这种误差会对地理分析产生影响,因此我们需要了解坐标系转换误差的原因和解决方法。
坐标系转换误差的原因可以归纳为以下几个方面:
1.坐标系的不一致性。在进行坐标系转换时,如果源数据使用的坐标系和目标数据使用的坐标系不一致,将会导致一定的误差,特别是当两个坐标系之间存在旋转、平移、缩放等变换时,误差更加显著。
2.数值计算误差。进行坐标系转换时,涉及到不同坐标系之间的数学公式运算,由于计算机的浮点数精度限制,会导致计算误差的产生。这种误差可能会被累积,并在转换结果中产生不可忽略的影响。
3.数据精度的影响。一般来说,数据精度越高,进行坐标系转换时产生的误差就越低。但也存在一些特殊情况,例如源数据精度太高,但是目标数据精度不高,或者目标数据的坐标系精度与源数据不匹配,这些因素都可能影响坐标系转换的精度。
4.数据源质量的问题。如果源数据本身存在一些精度或完整性问题,进行坐标系转换时,也会导致误差的产生。例如,源数据中存在
大量错误的拓扑关系,或者存在未处理的孔洞等问题,这些都可能会影响坐标系的转换结果。
为了减小坐标系转换误差,我们可以采取以下几个措施:
1.保持坐标系和精度的一致性。在进行坐标系转换时,需要选择合适的坐标系,并理解源数据和目标数据的精度要求。同时,应该尽可能减小坐标系之间的旋转、平移、缩放等变换,从而减少误差的产生。
2.优化数值计算过程。在进行坐标系转换时,应该采用高精度的计算工具和技术,并对计算结果进行有效的控制和修正。例如采用多项式近似法减小误差、采用稳定数值算法减小传递误差等。
坐标转换最简单方法
坐标转换最简单方法
坐标转换是一种将一个坐标系中的点转换到另一个坐标系中的点的方法。在现代科技中,坐标转换是非常重要的,因为它可以帮助我们在不同的坐标系中进行数据分析和处理。在本文中,我们将介绍最简单的坐标转换方法。
我们需要了解两个坐标系之间的关系。通常情况下,我们使用笛卡尔坐标系来表示二维平面上的点。笛卡尔坐标系由两条互相垂直的轴组成,分别称为x轴和y轴。在这个坐标系中,每个点都可以用一个有序对(x,y)来表示。
另一方面,地理坐标系是用来表示地球表面上的点的。地球是一个球体,因此地理坐标系需要使用经度和纬度来表示一个点的位置。经度是指一个点相对于本初子午线的角度,而纬度是指一个点相对于赤道的角度。
现在,我们来介绍最简单的坐标转换方法。假设我们有一个点在笛卡尔坐标系中的坐标为(x,y),我们想要将它转换到地理坐标系中。我们可以按照以下步骤进行转换:
1. 确定地球的半径。地球的半径约为6371公里。
2. 将笛卡尔坐标系中的x和y值转换为以地球中心为原点的三维坐标系中的x、y和z值。具体方法是:
x = x * cos(y) * cos(x)
y = x * cos(y) * sin(x)
z = y * sin(y)
3. 计算该点相对于地球中心的距离。具体方法是:
distance = sqrt(x^2 + y^2 + z^2)
4. 计算该点相对于本初子午线的经度。具体方法是:
longitude = atan2(y, x)
5. 计算该点相对于赤道的纬度。具体方法是:
latitude = asin(z / distance)
通用坐标和自然坐标换算题
通用坐标和自然坐标换算题
通用坐标和自然坐标是地图制图中常用的两种坐标系统。通用坐标是一种平面直角坐标系,以某一点为原点,以东西方向为X轴,南北方向为Y轴,单位为米。自然坐标是以地球椭球体为基准,以经度和纬度表示位置的坐标系统。在地图制图中,通常需要将自然坐标转换为通用坐标,或者将通用坐标转换为自然坐标。
下面以将自然坐标转换为通用坐标为例,介绍一下具体的换算方法。
首先,需要确定原点的经纬度和通用坐标系的原点坐标。假设原点的经度为120度,纬度为30度,通用坐标系的原点坐标为(500000, 300000)。
其次,需要确定自然坐标点的经纬度。假设自然坐标点的经度为121度30分,纬度为31度。
然后,根据经纬度计算出该点的高斯投影坐标。高斯投影是一种将地球表面投影到平面上的方法,可以将经纬度坐标转换为平面坐标。高斯投影的具体计算方法比较复杂,需要使用专业的地图制图软件或者工具进行计算。
最后,将高斯投影坐标转换为通用坐标。通用坐标系的原点坐标和高斯投影坐标的原点坐标不同,需要进行平移和缩放。具体的计算方法如下:
X = k * (x - x0) + X0
Y = k * (y - y0) + Y0
其中,k为比例尺,x和y为高斯投影坐标,x0和y0为高斯投影坐标系的原点坐标,X0和Y0为通用坐标系的原点坐标。
通过以上的计算,就可以将自然坐标转换为通用坐标了。
需要注意的是,不同的地图制图软件或者工具可能使用不同的坐标系统和计算方法,因此在进行坐标转换时需要选择合适的工具,并且要仔细核对计算结果,避免出现误差。
坐标系转换
补充内容:
一、不同空间直角系间的坐标换算
不同空间直角坐标系的坐标换算既包括不同参心空间直角坐标系之间的换算,又包括参心空间直角坐标系与地心空间直角坐标系之间的换算。现今,后者应用更为广泛。如卫星大地测量可以直接测定地面点的地心直角坐标,这些点构成卫星网;利用传统大地测量方法可以获得地面点的参心坐标,这些点构成地面网。地心直角坐标系与参心直角坐标系的坐标转换,有时称为卫星网与地面网间的转换,这种转换有着很重要的作用。
自20世纪60年代以来,各国大地测量学者对此作了大量的研究,获得了多种转换方法及模型。这里只介绍三参数法和七参数法的转换模型。
1.三参数法
设两个空间直角坐标系分别为新坐标系O T —XYZ 和旧坐标系O —XYZ ,这两个坐标系各对应的坐标轴相互平行,坐标系原点不相一致,如图10—8所示。不难看出,这两个坐标系中的同一点的坐标具有如下关系
⎥⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡∆∆∆=⎥⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎣⎡Z Y X Z Y X Z
Y X T
000 式中,X 0,Y o ,Zo 是旧坐标系原点O '在新坐标系O —XYZ 中的三个坐标分量,也称为三个平移参
数。
三参数转换公式不同于空间大地直角坐标间的转换公式,它是在假设两坐标系之间各坐标轴相互平行的条件下导出的,这在实际上往往是不可能的。但由了欧勒角不大,加之求欧勒角的误差往往和欧勒角本身数值属同一数量级,故可近似地这样处理。此种情况在国内外一些坐标换算中屡见不鲜。
2.七参数法
如图10-9所示,两个空间直角坐标系间除了三个平移参数外,当各坐标轴间相互不平行时,还存在有三个欧勒角,称之为三个旋转参数;又由于两个坐标系尺度不一致,从而还有一个尺度变化参数,共计有七个参数。七参数坐标转换有多种计算公式,这里只介绍布尔沙转换公式。
测绘技术中常见的坐标系转换问题解析
测绘技术中常见的坐标系转换问题解析
测绘技术是一门涉及地理空间数据的学科,它的目标是通过获取、处理和分析地理信息,为城市规划、土地利用、资源管理等决策提供准确的数据支持。在实际的测绘工作中,常常涉及到坐标系转换的问题。本文将从理论和实践两个方面,对测绘技术中常见的坐标系转换问题进行解析。
一、理论基础
1.1 坐标系统的定义和分类
坐标系是用于描述地球表面上点位置的一种系统。常见的坐标系统包括地理坐标系统、投影坐标系统和高程坐标系统。地理坐标系统以经纬度表示,投影坐标系统则将曲面地球投影到平面上,高程坐标系统则描述点的高度。
1.2 坐标转换的原理
坐标转换是将一个坐标系中的点位置转换到另一个坐标系的过程。常见的坐标转换方法有七参数法、四参数法、三参数法和一参数法等。七参数法适用于大范围地球坐标系的转换,四参数法适用于相对较小范围内的转换,三参数法用于水平坐标的平差,一参数法用于垂直坐标的平差。
二、实践应用
2.1 坐标系转换在GIS中的应用
地理信息系统(GIS)是一种集成了地图制作、数据分析和空间模型等功能的计算机软件系统。在GIS中,坐标系转换是一个重要的功能,它能够将不同坐标系下的数据进行融合和叠加分析。例如,在城市规划中,需要将不同地块的信息整合到同一个坐标系下,以便进行综合评估和决策支持。
2.2 GPS测量中的坐标系转换
全球定位系统(GPS)是一种利用卫星信号来测量地球上点位置的系统。在GPS测量中,常常需要将测得的GPS坐标转换到其他坐标系中,以满足不同应用
的需求。例如,在航空测量中,需要将所测得的GPS坐标转换为地形坐标系,以
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坐标系转换问题--WGS84坐标 BJ54 BJ80
2012-10-18 14:37
对于坐标系的转换,给很多GPS的使用者造成一些迷惑,尤其是对于刚刚接触的人,搞不明白到底是怎么一回事。我对坐标系的转换问题,也是一知半解,对于没学过测量专业的人来说,各种参数的搞来搞去实在让人迷糊。在我有限的理解范围内,我想在这里简单介绍一下,主要是抛砖引玉,希望能引出更多的高手来指点迷津。
我们常见的坐标转换问题,多数为WGS84转换成北京54或西安80坐标系。其中WGS84坐标系属于大地坐标,就是我们常说的经纬度坐标,而北京54或者西安80属于平面直角坐标。对于什么是大地坐标,什么是平面直角坐标,以及他们如何建立,我们可以另外讨论。这里不多啰嗦。
那么,为什么要做这样的坐标转换呢?
因为GPS卫星星历是以WGS84坐标系为根据而建立的,我国目前应用的地形图却属于1954年北京坐标系或1980年国家大地坐标系;因为不同坐标系之间存在着平移和旋转关系(WGS84坐标系与我国应用的坐标系之间的误差约为80),所以在我国应用GPS进行绝对定位必须进行坐标转换,转换后的绝对定位精度可由80提高到5-10米。简单的来说,就一句话,减小误差,提高精度。
下面要说到的,才是我们要讨论的根本问题:如何在WGS84坐标系和北京54坐标系之间进行转换。
说到坐标系转换,还要罗嗦两句,就是上面提到过的椭球模型。我们都知道,地球是一个近似的椭球体。因此为了研究方便,科学家们根据各自的理论建立了不同的椭球模型来模拟地球的形状。而且我们刚才讨论了半天的各种坐标系也是建立在这些椭球基准之上的。比如北京54坐标系采用的就是克拉索夫斯基椭球模型。而对应于WGS84坐标系有一个WGS84椭球,其常数采用IUGG第17届大会大地测量常数的推荐值。WGS84椭球两个最常用的几何常数:长半轴:6378137±2(m);扁率:1:298.257223563
之所以说到半长轴和扁率倒数是因为要在不同的坐标系之间转换,就需要转换不同的椭球基准。这就需要两个很重要的转换参数dA、dF。
dA的含义是两个椭球基准之间半长轴的差;dF的含义是两个椭球基准之间扁率倒数的差。在进行坐标转换时,这两个转换参数是固定的,这里,我们给出在进行84—〉54,84—〉80坐标转换时候的这两个参数如下:
WGS84>北京54:DA:-108;DF:0.0000005
WGS84>西安80:DA: -3 ;DF: 0
椭球的基准转换过来了,那么由于建立椭球的原点还是不一致的,还需要在dXdYdZ这三个空间平移参量,来将两个不同的椭球原点重合,这样一来才能使两个坐标系的椭球完全转换过来。而由于各地的地理位置不同,所以在各个地方的这三个坐标轴平移参量也是不同的,因此需要用当地的已知点来计算这三个参数。具体的计算方法是:
第一步:搜集应用区域内GPS“B”级网三个以上网点WGS84坐标系B、L、H值及我国坐标系(BJ54或西安80)B、L、h、x值。(注:B、L、H分别为大地坐标系中的大地纬度、大地经度及大地高,h、x分别为大地坐标系中的高程及高程异常。各参数可以通过各省级测绘局或测绘院具有“A”级、“B”级网的单位获得。)
第二步:计算不同坐标系三维直角坐标值。计算公式如下:
X=(N+H)cosBcosL
Y=(N+H)cosBsinL
Z=[N(1-e2)+H]sinB
不同坐标系对应椭球的有关常数详见下表:
(注:X、Y、Z为大地坐标系中的三维直角坐标;A为大地坐标系对应椭球之长半轴;e2为大地坐标系对应椭球第一偏心率;N为该点的卯酉圈曲率半径,N=A/(1-e2sin2B)1/2;H=h+x,该处H为BJ54或西安80坐标系中的大地高)
一、概述GPS及其应用
GPS即全球定位系统(Global Positioning System)是美国从本世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成的卫星导航定位系统。作为新一代的卫星导航定位系统经过二十多年的发展,已成为在航空、航天、军事、交通运输、资源勘探、通信气象等所有的领域中一种被广泛采用的系统。我国测绘部门使用GPS也近十年了,它最初主要用于高精度大地测量和控制测量,建立各种类型和等级的测量控制网,现在它除了继续在这些领域发挥着重要作用外还在测量领域的其它方面得到充分的应用,如用于各种类型的工程测量、变形观测、航空摄影测量、海洋测量和地理信息系统中地理数据的采集等。GPS以测量精度高;操作简便,仪器体积小,便于携带;全天候操作;观测点之间无须通视;测量结果统一在WGS84坐标下,信息自动接收、存储,减少繁琐的中间处理环节、高效益等显著特点,赢得广大测绘工作者的信赖。
二、GPS测量常用的坐标系统
1.WGS-84坐标系
WGS-84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统,GPS所发布的星历参数就是基于此坐标系统的。WGS-84坐标系统的全称是World Geodical System-84(世界大地坐标系-84),它是一个地心地固坐标系统。WGS-84坐标系统由美国国防部制图局建立,于1987年取代了当时GPS所采用的坐标系统―WGS-72坐标系统而成为GPS的所使用的坐标系统。WGS-84坐标系的坐标原点位于地球的质心,Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极方向,X轴指向BIH1984.0的启始子午面和赤道的交点,Y轴与X轴和Z轴构成右手系。采用椭球参数为:a = 6378137m f = 1/298.257223563
2.1954年北京坐标系
1954年北京坐标系是我国目前广泛采用的大地测量坐标系,是一种参心坐标系统。该坐标系源自于原苏联采用过的1942年普尔科夫坐标系。该坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球,该椭球的参数为:a = 6378245m f = 1/298.3.我国地形图上的平面坐标位置都是以这个数据为基准推算的。
3.地方坐标系(任意独立坐标系)
在我们测量过程中时常会遇到的如一些某城市坐标系、某城建坐标系、某港口坐标系等,或我们自己为了测量方便而临时建立的独立坐标系。
三、坐标系统的转换
在工程应用中使用GPS卫星定位系统采集到的数据是WGS-84坐标系数据,而目前我们测量成果普遍使用的是以1954年北京坐标系或是地方(任意)独立坐标系为基础的坐标数