测量中常用的坐标系统

测量中常用的坐标系统

[来源：本站 | 作者：原创 | 日期：2010年11月26日 | 浏览168次] 字体:[大中小] 1) 球面坐标系统

天文地理坐标系：以大地水准面为基准，以铅垂线为基准线，地面点在基准面上投影位置由天文经度（λ）和天文纬度（φ）确定。

大地坐标系：以参考椭球体面为基准面，以法线为基准线。地面点在椭球面上投影点的位置用大地经度L、大地纬度B表示。

2)空间直角坐标系：以参考椭球体的中心为坐标原

点，指向地球北极的方向为Z轴，首子午面与赤道的交线为X轴，Y轴垂直于xoz平面。

WGS-84坐标系（世界大地坐标系）：采用WGS-84椭球，其坐标原点在地心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极(CTP)方向，X轴指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z、X轴构成右手坐标系。也称全球地心坐标系。GPS卫星定位系统得到的地面点坐标就是WGS-84坐标。

3)高斯平面直角坐标系

地图投影：将球面上图形、数据按一定的数学法则转到平面上的方法。

X= F 1 (L，B) 或 X= F 1 (x, y, z)

Y= F 2 (L，B) Y= F 2 (x, y, z) 地图投影分类：按变形性质分为：等角投影、等积投影和任意投影。其中，等角投影保持角度不变，投影后任意一点各方向的长度比不变，从而在有限范围内使得投影平面上图形与椭球上保持相似。因此，等角投影也成为正形投影。

高斯投影：等角横切椭圆柱投影，又称高斯—克吕格投影。

a) 高斯投影的特点：中央子午线的投影为一条直线，且投影之后的长度无变形；其余子午线的投影均为凹向中央子午线的曲线，且以中央子午线为对称轴，离对称轴越远，其长度变形也就越大；赤道的投影为直线，其余纬线的投影为凸向赤道的曲线，并以赤道为对称轴；经纬线投影后仍保持相互正交的关系，即投影后无角度变形；中央子午线和赤道的投影相互垂直。

b) 分带法：为保证投影精度，限定投影的区域的方法——按经度分带。按投影带不同通常分为

6º带投影：从0º子午线开始，自西向东，每隔经差 6º为一个投影带，将椭球分成60个投影带，带号N 依次编为1～60。6º带可以满足1：25000以上中、小比

例尺测图精度的要求。6º带中央子午线经度：L=6N-3，6º带带号计算：N6=INT（L6/6+1）

3º带投影：是从东经1º30‘起，每隔经差 3º为一个投影带，将椭球分成120个带。

各带中央子午线经度为：L=3n 各3º带带号计算：

n3=INT(L3/3+0.5 )

c）高斯平面直角坐标系：某点在高斯平面直角坐标系中的坐标值，理论上中央子午线的投影是X轴，赤道的投影是Y轴，其交点是坐标原点。点的X坐标是点至赤道的距离；点的Y坐标是点至中央子午线的距离，设为y。

d）通用坐标

由于我国的地理位置（位于赤道以北）所决定，x值均为正；y值有正有负，为了避免y坐标出现负值，把原点（或坐标纵轴）向西平移500公里。为了区分不同投影带中的点，在点的Y坐标值上加带号N，所以点的横坐标通用值为•Y=N（y+500000）米。

我国最西东经74°，最东东经135 °，6 °带号范围13~23、 3 °带号范围25~45。

•注意：二者的换算

例1：Y=16784563.123m，该点属于哪一带？带号是

多少？自然坐标是多少？

例2：有点的y＝-450200.000m，属于6度带，其中

央子午线的经度为123.00，其Y＝？

1.空间直角坐标系

原点位于参考椭球的中心，Z轴指向参考椭球的北极，X轴指向起始子午面与赤道的交点，Y轴位于赤道面上，且按右手系与X轴呈90°夹角。某点在空间中的坐标可用该点在此坐标系的各个坐标轴上的投影来表示。

2.空间大地坐标系

采用大地经、纬度和大地高来描述空间位置。纬度是空间的点与参考椭球面的法线与赤道面的夹角，经度是空间中的点与参考椭球的自转轴所在的面与参考椭球的起始子午面的夹角，大地高是空间点沿参考椭球的法线方向到参考椭球面的距离。如我国的1954年北京坐标系和1980年西安坐标系，目前GPS定位所得结果的WGS-84坐标系统，都属于大地坐标系统。

3.平面直角坐标系

用直角坐标原理，利用投影变换将空间坐标通过某种数学变换映射到平面上，在投影面上确定地面点平面位置。在投影面上，由投影带中央经线的投影为纵轴、赤道投影为横轴（Y轴）以及它们的交点

为原点的直角坐标系称为国家坐标系，否则称为独立坐标系，在我国基本比例尺地图采用的是高斯-克吕格6度分带和3度分带投影。4.常用坐标系统

4.1 1954年北京坐标系

新中国成立后，很长一段时间采用1954年北京坐标系统，它与苏联1942年建立的以普尔科夫天文台为原点的大地坐标系统相联系，相应的椭球为克拉索夫斯基椭球。到20世纪80年代初，我国已基本完成了天文大地测量，经计算表明，54坐标系统普遍低于我国的大地水准面，平均误差为29米左右。

4.2 1980年西安坐标系

1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量

与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。

4.3 WGS－84坐标系

WGS－84坐标系是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系。这是一个国际协议地球参考系统（ITRS），是目前国际上统一采用的大地坐标系。

1954年北京坐标系，采用前苏联克拉索夫斯基参考椭球体参数：a=6378245m，α =1：298.3。并在1954年完成了北京天文原点的测定工作，解决了椭球体的定位问题，我国其它点的大地坐标均由北京原点作为起始点推算的。

54北京坐标系是解放初期的一种过渡性坐标系。鉴于当时的历史条件，我国采用了克拉索夫斯基椭球体，并通过国际联测，将苏联1954年坐标系延伸到我国，从而确定的坐标系。实际上它的原点不在北京而在苏联的普尔科夫。

1980年西安坐标系，采用国际大地测量协会与地球物理联合会1975年推荐的IUGG—75地球椭球参数：a=6378140m ，α =1：298.257，该坐标系的大地原点在陕西省泾阳县永乐镇。椭球面与我国境内的大地水准面密合最佳。平差后，其大地水准面与椭球面差距在±20m之内，遍尝精度为

1/500000。该系是参心坐标系。