大地站心地平坐标系与大地位置坐标系的对比研究
GIS中常用坐标系的比较与转换
GIS中常用坐标系的比较与转换作者：董绍轩来源：《硅谷》2013年第11期摘要 GIS中的坐标系是GIS系统的基础，正确认识并根据要求使用不同坐标系非常重要。
本文详细介绍了参心坐标系、地心坐标系和平面投影坐标系间的比较和转换关系。
关键词 gis；坐标系；坐标转换中图分类号：P22 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）11-0000-00在测量和GIS应用中，坐标系的概念是必不可少的，任何测量和绘图工作都要在一定参考系中进行。
一般常用坐标系包括地心坐标系、参心坐标系和平面投影坐标系。
建国之初，我国参照苏联的克拉索夫斯基椭球体建立了1954-北京坐标系，由于北京54坐标系的自身误差较大，我国又建立了1980-西安坐标系。
随着GPS技术的推广普及，WGS-84坐标系的应用也逐渐广泛，之后我国也建立了国家2000坐标系。
1 GIS常用坐标系1.1 参心坐标系参心坐标系建立在参考椭球的基础上，它以参考椭球的几何中心为原点，不同的参考椭球会建立不同的坐标系。
我国的北京54坐标系采用的是克拉索夫斯基椭球，西安80坐标系采用的是1975年国际大地测量协会推荐的椭球（ICA-75椭球）。
参心坐标系包括参心大地坐标系（L，B，H）和参心空间直角坐标系（X，Y，Z），椭球面上一点P点所在子午面与起始子午面所构成的二面角L叫做P点的大地经度，P点的法线与赤道面的夹角B叫做P点的纬度。
如果P点不在椭球面上，其位置的表示除了需要用（L，B）两个参数外，还要附加另一参数———大地高H。
1.2 地心坐标系地心坐标系是以地球质心为椭球中心，椭球短轴与地球自转轴重合而建立的大地坐标系。
同样包括地心大地坐标系和地心空间直角坐标系，WGS-84坐标系与我国2000坐标系都属于地心坐标系。
1.3 高斯-克吕格平面直角坐标系为了在平面上对地球表面现象进行表达和显示，需要进行投影变换。
目前最长用的是高斯-克吕格投影。
高斯-克吕格投影是一种等角投影，为了保证地图的精度，采用分带投影方法，投影后中央经线长度保持不变。
大地测量坐标系统分类
大地测量坐标系统分类引言大地测量是地球科学中的重要分支，它用于测量地球表面的形状、尺寸、位置以及其它相关参数。
在进行大地测量时，需要使用大地测量坐标系统来描述地球表面上各个点的位置。
本文将介绍大地测量坐标系统的分类和特点。
1. 地心坐标系统（Geocentric Coordinate System）地心坐标系统是最基本的大地测量坐标系统之一。
它以地球质心作为坐标原点，以地球自转轴为Z轴建立三维直角坐标系。
由于地心坐标系统以地球质心为原点，因此适用于描述地球整体的形状和位置。
这种坐标系统在全球导航卫星系统（GNSS）中被广泛使用。
2. 大地坐标系统（Geographic Coordinate System）大地坐标系统是将地球表面划分为无数个小区域，每个小区域有自己的坐标系。
它以地球表面上的某一参考点作为基准点建立坐标系，并采用经度和纬度作为坐标单位。
大地坐标系统适用于描述地球上任意点的位置，常用于地图制作和导航系统。
3. 投影坐标系统（Projected Coordinate System）投影坐标系统是将地球表面上的经纬度坐标投影到一个平面上的坐标系统。
由于地球是一个球体，将其投影到平面上必然会有形状和尺寸的变形。
不同的投影方式会导致不同的形变情况，因此投影坐标系统的选择应根据具体应用需求进行。
投影坐标系统广泛应用于地图制作、测量和GIS系统中。
3.1 圆柱投影（Cylindrical Projection）圆柱投影是一种将地球投影到一个圆柱体上的投影方式。
它有多种变体，如墨卡托投影、等距圆柱投影等。
圆柱投影保留了经纬度的形式，但在高纬度地区会出现较大的形变。
3.2 锥形投影（Conic Projection）锥形投影将地球表面投影到一个锥面上。
锥形投影可以根据需要调整锥的位置和大小，以减少形变。
锥形投影适用于纬度较小的地区。
3.3 平面投影（Planar Projection）平面投影将地球表面投影到一个平面上。
什么是大地测量的基本坐标系
什么是大地测量的基本坐标系大地测量是地球科学中一个重要的分支，用于测量和确定地球上各种地理对象的位置和形状。
在进行大地测量时，我们需要建立一个基本坐标系来描述地球上的各个点的位置。
这个基本坐标系被称为大地测量的基本坐标系。
1. 坐标系的作用坐标系是一种用来描述空间位置的系统。
在地球大地测量中，我们需要确定地球上各个点的位置，包括经度、纬度和高程等。
而基本坐标系就是一种用来描述这些位置信息的系统。
2. 大地测量的基本坐标系大地测量的基本坐标系有两种，分别是地心坐标系和地理坐标系。
2.1 地心坐标系地心坐标系是一种以地球质心为原点建立的坐标系。
在地心坐标系中，地球被视为一个规则的椭球体，其位置和形状由一组参数来描述，包括长半轴、扁率等。
在地心坐标系中，可以用经度、纬度和大地高来描述地球上任意一个点的位置。
经度是指在赤道面内，从原点（本初子午线）起算，沿赤道面逆时针方向的角度。
纬度是指从地球质心到点P所引球面法线与赤道面的夹角。
大地高是指点P到参考椭球体的距离。
地心坐标系具有良好的数学性质，便于进行计算和测量。
它是大地测量中使用最广泛的坐标系。
2.2 地理坐标系地理坐标系是一种以地球表面为基准建立的坐标系。
在地理坐标系中，经度和纬度仍然用来描述地球上的点的位置，但地理坐标系不考虑大地高，只关注点在地球表面的位置。
地理坐标系常用于地理信息系统（GIS）和地图制作中，用来表示地理对象的位置。
它对于地图的绘制和地理空间分析具有重要意义。
3. 基本坐标系的转换地心坐标系和地理坐标系之间可以通过数学方法进行相互转换。
这种转换需要考虑到地球的椭球形状，以及椭球面和地球表面之间的关系。
通过基本坐标系的转换，我们可以在大地测量中方便地进行位置的计算和测量。
这在地图制作、导航定位等领域具有重要意义。
4. 总结大地测量的基本坐标系是描述地球上各个点位置的重要工具。
地心坐标系和地理坐标系分别以地球质心和地球表面为基准建立，用于进行位置的计算和测量。
【精品】深入理解=地理坐标系=大地坐标系
深入理解＝地理坐标系＝大地坐标系地理坐标：为球面坐标。
参考平面地是椭球面。
坐标单位:经纬度大地坐标:为平面坐标。
参考平面地是水平面坐标单位：米、千米等.地理坐标转换到大地坐标的过程可理解为投影。
（投影：将不规则的地球曲面转换为平面）在ArcGIS中预定义了两套坐标系：地理坐标系（Geographiccoordinatesystem）投影坐标系（Projectedcoordinatesystem），1、首先理解地理坐标系(Geographiccoordinatesystem），Geographiccoordinatesystem直译为地理坐标系统，是以经纬度为地图的存储单位的。
很明显,Geographiccoordinatesystem是球面坐标系统。
我们要将地球上的数字化信息存放到球面坐标系统上，如何进行操作呢？地球是一个不规则的椭球,如何将数据信息以科学的方法存放到椭球上？这必然要求我们找到这样的一个椭球体.这样的椭球体具有特点：可以量化计算的。
具有长半轴，短半轴，偏心率。
以下几行便是Krasovsky_1940椭球及其相应参数。
Spheroid:Krasovsky_1940SemimajorAxis：6378245。
0000000SemiminorAxis:6356863。
000000InverseFlattening(扁率）:298。
3010000然而有了这个椭球体以后还不够,还需要一个大地基准面将这个椭球定位。
在坐标系统描述中，可以看到有这么一行：Datum：D_Beijing_1954表示，大地基准面是D_Beijing_1954。
-—-——-—-————--———---—————--———---—-—-——-——-——-————-———-—————-—---—-—--———-———--—有了Spheroid和Datum两个基本条件，地理坐标系统便可以使用。
完整参数:Alias:Abbreviation:Remarks:AngularUnit：Degree(0。
大地测量学常用的坐标系
大地测量学常用的坐标系引言大地测量学是研究地球形状、大小、重力场及其变化的科学，广泛应用于工程测量、地图制图、导航定位等领域。
在进行测量和定位时，需要采用合适的坐标系来描述地球表面的点和其相对位置关系。
本文将介绍大地测量学中常用的坐标系。
地心坐标系（Geocentric Coordinate System）地心坐标系是以地球质心为原点建立的坐标系，常用来描述地球内部重力场的分布以及地球形状的变化。
地心坐标系的三个坐标轴分别指向地球的北极、本初子午线和赤道平面，称为北极轴、子午轴和赤道轴。
地心坐标系的优点是在研究全球性的问题时非常有用，可以精确描述地球形状和大小的变化。
大地坐标系（Geodetic Coordinate System）大地坐标系是基于地球表面形状和地球椭球体模型建立的坐标系。
在大地坐标系中，使用经度（longitude）和纬度（latitude）来确定地球表面上点的位置。
经度是指从本初子午线开始，沿赤道向东或向西测量的角度，纬度是指从赤道开始，沿黄道向北或向南测量的角度。
大地坐标系常用于地图制图和导航定位等应用中。
投影坐标系（Projected Coordinate System）投影坐标系是为了适应地球表面的非平面特性而引入的。
在投影坐标系中，地球表面上的经纬度坐标被投影到一个平面上，从而实现对地图的制作和使用。
不同的投影方式会导致不同的形变问题，如面积变形、角度变形和长度变形等。
常见的投影坐标系有墨卡托投影、麦卡托投影、兰伯特投影等。
本地坐标系（Local Coordinate System）本地坐标系是根据地球表面的局部特征建立的坐标系，主要用于工程测量和定位。
在本地坐标系中，原点和坐标轴的选择由具体的测量任务和地理特征决定。
本地坐标系可以使用笛卡尔坐标系或极坐标系来表示。
与其他坐标系相比，本地坐标系的优势在于简化了测量计算和数据处理的过程。
结论在大地测量学中，常用的坐标系包括地心坐标系、大地坐标系、投影坐标系和本地坐标系。
大地坐标与平面坐标之间的区别与转换
南方CASS和南方平差易可以计算，正反算，坐标换带下面收集的文章总结，相互转换需根据文章计算方法：1.大地坐标系：WGS84（世界坐标系）坐标以经纬度显示，GPS测得2.平面直角坐标系：高斯投影平面直角坐标系：北京54全国80，平面坐标以数字显示，由WGS84坐标系根据椭球参数转换而得。
北京54和全国80坐标系之间可以相互转换3.全站仪放样测得坐标属于平面直角坐标；GPS测得坐标属于大地坐标，高程是海拔高程。
4.同一个坐标系之间的转换高斯投影坐标系中坐标换带的计算见以下文章，比如80坐标系的6度带坐标，要换带计算为80坐标系的3度带，需要平面坐标先转换为大地坐标后根据经纬度调整再转换为另一度带坐标5.全站仪采用极坐标放样原理：把坐标输入全站仪，全站仪自动转换成方位角和距离，根据后视基准边的夹角和距离来放样。
具体参考WORD直角坐标与极坐标的区别和转换例题：高斯坐标和北京54，西安80坐标有什么区别，举例说一下，行吗？举个例子，野外采集GPS数据，数据是用大地坐标表示的，也就是用经纬度和高程表示。
而采集的数据要在地图上显示出来，就需要将经纬度转化为平面坐标，也就是通常说的x,y 坐标。
因为我国地形图一般采用高斯投影，所以通常转化成高斯平面坐标显示到地图上。
而在经纬度向平面坐标转化的过程中，需要用到椭球参数，因此要考虑所选的坐标系，我国常用的坐标系有北京54，西安80，WGS-84坐标系，不同的坐标系对应的椭球体是不一样的，这里你可能会不明白根椭球体有啥关系，是这样的，我们所说的地理数据都是为了描述大地水准面上的某一个点，而大地水准面是不规则的，我们用一个规定的椭球面去拟合这个水准面，用椭球面上的点来近似表示地球上的点。
每个国家地理情况不同，采用的椭球体也不尽相同。
北京54坐标系采用的是克拉索夫斯基(Krassovsky)椭球体，而西安80采用的是IAG 75地球椭球体WGS84坐标与北京54坐标转换（转）2007-09-20 12:03转自GIS中的坐标系定义与转换戴勤奋1. 椭球体、基准面及地图投影GIS中的坐标系定义是GIS系统的基础，正确定义GIS系统的坐标系非常重要。
常用大地坐标系的分析比较
常用大地坐标系的分析比较第2 5卷大地坐标系。
由于15北京坐标系只是普尔科沃94坐标系的延伸，存在着许多缺点和问题，因而在18年4 90月在西安召开的（（全国天文大地网平差会议》参加会议的专家、上，学者就建立我国新的大地坐标系统作了充分的讨论和研究，15北京坐认为94标系存在着椭球参数不够精确，参考椭球与我国大地水准面拟合不好等缺点，因此必须建立我国新的大地坐标系。
会议上确立了建立我国新大地坐标系的五个原则：从全球范围来讲，却有十分重要的意义。
建立地心坐标系的方法很多。
一般分为直接法和间接法两大类。
所谓直接法，就是通过一定的观测资料，直接求得点的地心坐标的方法，如天文重力法和卫星大地测量动力法等。
所谓间接法，就是通过一定的资料，求得地心坐标系和参心坐标系之间所设某种数学模型的转换参数，按转换参数求参心坐标，进而间接求得各点地心坐标的方法，如应用全球天文大地水准而差距法等。
建立地心大地坐标系的方法：（）1全国天文大地网整体平差要在新坐标系的参考椭球面上进行, 命名该坐标系为1 0 9国家大地8坐标系。
（）1应用全球大地水准面建立地心坐标系；（）2应用天文大地水准面与重力大地水准而高差建立地心坐标系；（）3应用天文大地和天文重力资料建立地心坐标系；（）4应用卫星测量资料建立地心坐标系。
建立地心坐标系最理想的方法是采用空间大地测（）0国家大地坐标系的大地原点设在我2198国中部，具体地点为陕西省径阳县永乐镇。
（）采用国际大地测量和地球物理联合会3 15年推荐的92 7地球椭球参数，并依次参数推算地球扁率，赤道正常重力值和正常重力公式的各项系数。
（）04 1国家大地坐标系的椭球短轴平行于9 8由地球质心指向地极JD980 Y 16.方向，大地起始子午线应平行于格林尼治平均天文台的子午面。
（）5椭球定位参数以我国范围内高程异常平方和等于最小为条件求定。
18国家大地坐标系的主要特点：90属参心大地坐标系；采用多点定位；定向明确；大地原点在我国中部地区，推算坐标的精度比较均匀；大地点高程以25年青岛验潮站求得的黄海平均海而为基准。
详解2000国家大地坐标系与现行坐标系关系
详解2000国家大地坐标系与现行坐标系关系1.采用2000国家大地坐标系对现有地图的影响大地坐标系是测制地形图的基础，大地坐标系的改变必将引起地形图要素产生位置变化。
一般来说，局部坐标系的原点偏离地心较大(最大的接近200m)，无论是1954年北京坐标系，还是1980西安坐标系的地形图，在采用地心坐标系后都需要进行适当改正。
计算结果表明，1954年北京坐标系改变为2000国家大地坐标系。
在56°N～16°N和72°E～135°E范围内若不考虑椭球的差异，1954年北京坐标系下的地图转换到2000系下图幅平移量为：X平移量为-29～-62m，Y方向的平移量为-56～+84m。
1980西安坐标系下的X 平移量为-9～+43m，Y方向的平移量为+76～+119m。
因此，坐标系的更换在1:25万以大比例尺地形图中点(含图廓点)的地理位置的改变值已超过制图精度，必须重新给予标记。
对于1:25万以小地形图，由坐标系更换引起图廓点坐标的变化以及图廓线长度和方位的变动在制图精度内，可以忽略其影响,对于1:25万比例尺地形图，考虑到实际成图精度，实际转换时也无需考虑转换。
交易担保测绘联盟测绘联盟官方商城小程序根据实际计算表明，由于坐标系的转换引起的各种比例尺地形图任意两点的长度(包括图廓线的长度)和方位变动在制图精度以内，可以忽略不计。
也就是说，采用地心坐标系时，只移动图幅的图廓点，而图廓线与原来的图廓线平行即可，且坐标系变更不改变图幅内任意两地物之间的位置关系。
2.WGS84坐标系与2000国家大地坐标系的关系在定义上，2000国家大地坐标系与WGS84是一致的，即关于坐标系原点、尺度、定向及定向演变的定义都是相同的。
两个坐标系使用的参考椭球也非常相近，唯有扁率有微小差异。
而在实际点位表示时，仅考虑椭球的差异，两者的结果是一致的，但因2000国家大地坐标系的坐标定义在2000年那一时刻，而大多数应用实际上是不同时间进行定位，因地球上的板体是在不断运动的，不同时刻位于地球不同板块上站点的实际位置是在变化的，已经偏离了2000年的位置。
大地测量中的坐标转换与变换
大地测量中的坐标转换与变换大地测量是测量地球表面上点的位置和高程的科学，它广泛应用于地理信息系统、地质勘探、航空导航等领域。
在大地测量过程中，准确地确定点的位置至关重要。
然而，由于地球是一个不规则的三维曲面，点的位置经常需要通过坐标转换和变换来表示和比较。
本文将探讨大地测量中的坐标转换与变换的一些基本概念和方法。
一、大地坐标系统在大地测量中，我们通常使用大地坐标系统来表示点的位置。
大地坐标系统是基于地球参考椭球体的三维坐标系统。
常见的大地坐标系统有地心地固坐标系统（XYZ），大地坐标系统（经纬度和大地高）、平面坐标系统等。
地心地固坐标系统（XYZ）是以地球质心为原点，以地球自转轴为Z轴建立的坐标系统。
大地坐标系统则使用经纬度和大地高来表示点的位置。
经度表示点在东西方向上的位置，纬度表示点在南北方向上的位置，大地高表示点相对于椭球体的高度。
二、坐标转换坐标转换是指将一个坐标系统下的点的位置转换为另一个坐标系统下的位置。
在大地测量中，常见的坐标转换是将地心地固坐标转换为大地坐标，或将大地坐标转换为平面坐标。
1. 地心地固坐标转换为大地坐标地心地固坐标系统是基于地球的形状和自转轴建立的，而大地坐标系统则是基于地球的表面特征建立的。
因此，需要进行地心地固坐标到大地坐标的转换。
地心地固坐标到大地坐标的转换需要考虑地球椭球体的形状参数和点的位置。
常用的转换方法有解析法和数值法。
解析法是通过解析解的方式计算转换参数，适用于点的数量较少的情况。
数值法则是通过数值迭代的方式计算转换参数，适用于大量点的转换。
2. 大地坐标转换为平面坐标大地坐标转换为平面坐标则需要考虑投影方法和坐标系的选择。
常用的投影方法有墨卡托投影、UTM投影等。
墨卡托投影适用于小范围区域的测量，UTM投影适用于大范围区域的测量。
在进行大地坐标到平面坐标的转换时，需要选择适当的坐标系，如高斯坐标系、笛卡尔坐标系等。
不同的坐标系对应不同的转换参数，因此在选择坐标系时需要考虑测量的目的和精度要求。
(GPS原理及其应用)大地坐标系与大地基准1
大地坐标系建立的方法和技术
测量技术
测量技术包括传统的测量工具 和现代的GPS等技术手段。
数学模型
数学模型可以用来描述地球的 形状和变形，从而建立起坐标 系。
计算机技术
计算机在测量、分析和存储大 量坐标数据方面起到重要作用。
大地坐标系的标准化与规范化
国际标准
国际标准可以保障不同国家 和地区之间的坐标表示及转 换的一致性与准确性。
GPS原理及其应用：探索大地 坐标系与大地基准
大地坐标系和大地基准对我们日常生活和科学研究都有着重要作用。了解它 们的原理及应用将更好地理解现代定位和地图制图。
GPS原理概述
卫星轨道
全球定位系统由24颗卫星组成，每颗卫星都 在近地轨道上运行。
定位计算
接收器根据从多个卫星接收到的信号计算出 自己的位置。
行业规范
行业规范可以用来规定不同 应用领域中的坐标系和数据 格式。
技术标准
技术标准可以规定坐标系建 立的方法和技术，确保其准 确性和可靠性。
大地坐标系的发展趋势及挑战
1 高精地图
随着技术的不断进步， 大地坐标系的精度将不 断提高，实现更加细致 和高精的地图制作。
2 不断更新
新数据和新技术的不断 涌现，将需要对现有的 大地坐标系进行不断更 新和升级。
大地坐标系的坐标表示
1
经度
东西方向上的投影线，通常以本初子
纬度
2
午线为基准。
南北方向上的投影线，通常以地心为
基准。
3
高程
地球表面或地面上点与大地基准之间 的垂直距离。
大地椭球的描述和参数
椭球形状
地球不是一个完美的球体， 而是一个由旋转椭球形体组 成的不规则物体。
测绘技术中的大地测量与大地坐标系转换
测绘技术中的大地测量与大地坐标系转换引言测绘技术是地理信息系统（GIS）和地理空间数据不可或缺的基础。
其中，大地测量和大地坐标系转换作为测绘技术中的重要环节，为实现地理数据的精确定位和空间分析提供了基础。
一、大地测量大地测量是通过测量地球上的点之间的空间相对位置来推导出地球的真实形状的一门学科。
大地测量的核心理论是通过测量经纬度和高程等参数来描述地球的形状和尺寸。
1. 球面三角学测量地球表面的点之间的距离和方向需要球面三角学的理论支持。
球面三角学是将平面三角学的基本概念和方法应用于球面上的点之间的测量，通过建立球面上各点之间的距离、方向和角度的关系来实现大地测量。
2. 大地测角大地测角是大地测量中的重要技术手段之一。
通过使用全站仪、经纬仪等测量仪器，在测量站点上测量天体、地平线等天体的仰角和方位角，从而确定测站的绝对和相对位置。
3. 大地测距大地测距是测量地球表面两点之间的水平距离的方法。
几何水平距离是测量从测量站点到目标点的空间直线距离；大地线距离则通过考虑地球几何形状如椭球体和椭球仪等因素来测量两点之间的距离。
二、大地坐标系转换在实际的测绘工作中，需要将地球上的点的大地坐标转换为平面坐标或投影坐标，以实现地理数据的精确定位和分析。
1. 大地坐标系大地坐标系是描述地球上点的位置的一种坐标系统。
根据国际上通用的大地测量理论和方法，常用的大地坐标系有经纬度坐标系统和空间直角坐标系统。
2. 大地坐标转换大地坐标转换是将大地测量获得的经纬度和高程等参数转换为平面坐标或投影坐标的过程。
常用的大地坐标转换方法包括投影转换、大地坐标系转换和空间坐标转换等。
3. 坐标转换精度在进行大地坐标转换时，需要考虑转换精度。
由于大地测量的不可避免误差，以及大地坐标系转换本身的理论和计算误差，坐标转换结果通常存在一定的误差。
结论大地测量与大地坐标系转换是测绘技术中的重要内容，为地理信息系统和地理空间数据提供了基本支持。
通过对地球形状和尺寸的测量，以及大地测量数据的转换和计算，可以实现地理数据的精确定位和空间分析。
测绘技术中的大地测量与大地坐标系统解析
测绘技术中的大地测量与大地坐标系统解析测绘技术是一项应用广泛、对现代社会发展具有重要意义的技术。
其中，大地测量和大地坐标系统作为测绘技术的核心内容，对于地理信息系统、土地资源管理、城市规划等领域具有重要的应用价值。
本文将以测绘技术中的大地测量和大地坐标系统为主题，对其进行解析和探讨。
一、大地测量的背景与基本概念在现代的测绘工作中，我们常常需要测量地球上不同地点之间的距离和方位关系。
然而，地球并非完全规则的球体，而是一个稍微扁平的椭球体。
因此，为了准确地测量地球上的距离和方位关系，我们需要进行大地测量。
大地测量是指在地表进行的关于地球形状和地球重力场变化的测量方法和技术，主要包括测量地球的形状、地球表面上的点的位置以及大地测量的数据处理和解算等一系列过程。
二、大地测量的方法与仪器大地测量通常采用地面观测和空中观测相结合的方法。
地面观测主要利用经纬度、水准测量和三角测量等方法进行，通过测量角度和距离的变化，计算地球形状和地球上不同点之间的位置关系。
空中观测主要利用航空摄影测量、卫星定位等技术，通过获取地球表面的影像和位置信息，进行测量和解析。
在大地测量中，测量仪器的选择与使用也非常重要。
目前常用的大地测量仪器主要包括全站仪、GPS定位系统、地面测量仪器等。
这些仪器通过精确的测量和数据处理，能够提供准确的地球形状和地点位置信息，为后续的测绘工作提供重要的数据支持。
三、大地坐标系统的构建与应用大地测量所得的数据需要以一定的方式进行表示和存储，这就需要构建适合的大地坐标系统。
大地坐标系统是通过数学模型和计算方法，将地球上的点与一组数值一一对应的系统。
在大地坐标系统中，通常采用经纬度坐标、高程坐标和投影坐标等多种表示方法。
其中，经纬度坐标是最常用的一种表示方式，通过经度和纬度来确定地球上某一点的位置。
高程坐标是指地表的高程值，用于确定地球上某一点的高度信息。
投影坐标则是将地球表面的三维坐标投影到二维平面上，以满足制图和测绘的需要。
地理信息中各种坐标系区别和转换总结
地理信息中各种坐标系区别和转换总结引言简述地理信息系统（GIS）中坐标系的重要性概述坐标系在地理信息处理中的应用一、坐标系基本概念1.1 坐标系定义定义地理坐标系和投影坐标系描述坐标系的组成要素1.2 地理坐标系（GCS）介绍地理坐标系的基本概念描述纬度、经度和高度的概念1.3 投影坐标系（PCS）介绍投影坐标系的基本概念解释地图投影的基本原理二、常见坐标系类型2.1 地理坐标系类型WGS 84北京 54国家大地测量 2000（CGCS2000）2.2 投影坐标系类型UTM（通用横轴墨卡托投影）State Plane Coordinate System（美国州平面坐标系）地方投影坐标系（如高斯-克吕格投影）三、坐标系之间的区别3.1 坐标系参数差异描述不同坐标系的基准面、椭球体和参数差异3.2 应用领域差异讨论不同坐标系在不同领域的应用特点3.3 精度和适用性分析不同坐标系的精度和适用性四、坐标系转换原理4.1 转换基础描述坐标系转换的数学基础解释坐标转换的七参数模型4.2 转换方法平移、旋转和缩放（7参数转换）相似变换（相似因子、旋转和偏移）4.3 转换工具和技术介绍GIS软件中的坐标系转换工具讨论专业的坐标转换软件和技术五、坐标系转换实践5.1 数据准备数据格式和坐标系信息的检查5.2 转换流程描述转换的具体步骤和注意事项5.3 转换精度评估讨论转换后的精度评估方法六、坐标系转换中的常见问题6.1 投影变形问题分析投影过程中可能出现的变形问题6.2 转换误差问题讨论转换过程中可能出现的误差来源6.3 技术限制问题描述现有技术和工具的限制七、坐标系转换案例分析7.1 案例选择选择具有代表性的坐标系转换案例7.2 案例实施过程详细描述案例实施的具体步骤7.3 案例结果分析分析案例的转换效果和经验教训八、未来发展趋势8.1 技术进步预测坐标系转换技术的未来发展趋势8.2 应用拓展探讨坐标系转换在新兴领域的应用前景8.3 标准化和国际化讨论坐标系转换标准化和国际化的重要性结语总结坐标系转换的重要性和本文档的主要内容对未来坐标系转换工作的展望。
了解测绘技术中的大地测量与大地坐标系统
了解测绘技术中的大地测量与大地坐标系统近年来，随着经济的快速发展和城市的快速扩张，测绘技术在城市规划、土地管理、地理信息系统等领域中发挥着重要作用。
其中，大地测量和大地坐标系统作为测绘技术的两个基本概念和核心内容，至关重要。
通过了解和掌握大地测量与大地坐标系统的原理和方法，可以更好地应用测绘技术，提高测绘数据的精确度和可靠性。
大地测量是测绘技术中的基础工作之一，它是指测量地球表面上的各种地理现象和地球体形大小问题的科学方法。
大地测量可以分为大地形状测量和大地重力测量两个方面。
大地形状测量是通过测量地球表面上各个点的地理坐标来确定地球表面上各个点的位置关系。
大地重力测量是通过测量地球表面上各个点的重力值来确定地球表面上各个点的物理特性。
通过大地测量，可以了解地球的形状和大小，揭示地球内部的物质分布和地壳运动等诸多地理现象。
在大地测量中，大地坐标系统是不可或缺的。
大地坐标系统是一种描述地球上各个点的地理坐标的数学模型，主要包括大地水准面和大地水平系统两个要素。
大地水准面是用来描述地球表面上各个点的高程关系的数学模型，是以平均海面为基准的。
它通过对海洋潮汐和陆地地球潮的观测，利用数学模型对潮汐数据进行处理和计算，得到了一组描述地球表面海拔高度的数学公式。
大地水平系统是用来描述地球表面上各个点的平面位置关系的数学模型，是以地球旋转轴为基准的。
大地水平系统主要利用地球自转速度和测定站点间的水平角度差来计算和确定地球上各个点的平面位置。
在实际的测绘工作中，大地测量和大地坐标系统的应用非常广泛。
例如，在城市规划中，需要进行道路、建筑物和绿地等地理要素的布局和设计。
通过大地测量和大地坐标系统，可以确定这些地理要素的位置和高程，从而实现城市规划的科学化和合理化。
在土地管理中，需要对土地进行界址和登记。
通过大地测量和大地坐标系统，可以确定土地的界限和面积，为土地的合法使用和管理提供准确可靠的数据支持。
在地理信息系统中，需要对地理数据进行采集和处理。
坐标系的探讨
七参数布尔莎模型
一种椭球参数的转换需要使用七个参数，即X平 移，Y平移，Z平移，X旋转（WX），Y旋转（WY ），Z旋转（WZ），尺度变化（DM）。要求得七 参数就需要在一个地区有3个以上的已知点。如 果区域范围不大，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 度变化面DM视为0。
CGCS2000
国务院批准自2008年7月1日启用我国的地心坐标 系—2000国家大地坐标系。 原 点：包括海洋和大气在内的整个地球的质心； 长度单位：米（SI），与局部地心框架下的地ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 坐标时的时间坐标一致，通过建立适当的相对论 模型获得； 定向：初始定向由1984.0时的BIH（国际时间局） 定向给定； 定向的时间演化：定向的时间演化不产生相对于 地壳的残余全球旋转。
3个旋转参数
然后对相似变换后的重合点残差V X ,VY ,VZ 式拟合 K i
i =0 j =0
采用多项
i j V X 或VY 或VZ = ∑∑ aij BS j LS
a 式中：B，L单位：弧度；K为拟合阶数； ij为系数，通过最 小二乘求解。
三维七参数坐标转换模型
sin L cos L ρ" ρ" 0 X ( N + H ) cos B L ( N + H ) cos B B = sin B sin L cos B sin B cos L Y + ρ" ρ" ρ " (M + H ) (M + H ) (M + H ) H Z sin B sin L sin B cos B cos L N (1 e 2 ) + H tgB cos L N+H ( N + H ) Ne 2 sin 2 B sin L M +H 2 Ne sin B cos B sin L 0 N e 2 sin B cos B ρ " m + M ( N + H ) Ne 2 sin 2 B N (1 e 2 ) + H tgB sin L 1 ε N +H x 2 2 ( N + H ) Ne sin B ε cos L 0 y ε M +H 0 z 2 Ne sin B cos B cos L
大地坐标与平面坐标之间的区别与转换
大地坐标与平面坐标之间的区别与转换下面看几个概念：1、地球椭球体（Ellipsoid，Spheroid）2、大地基准面（Geodeticdatum）3、地理坐标系统（GeographicCoordinateSystem）4、投影坐标系统（ProjectedCoordinateSystem）其中，地理坐标系统包含地球椭球体和大地基准面，即3包含1和2；地球椭球体包含所选椭球的长半轴、短半轴和扁率。
投影坐标系统包含所需的投影方式（常用的投影有高斯－克吕投影GaussKruger简称GK和墨卡托投影Mecator），即东伪偏移量、北伪偏移量、中央子午线、尺度、纬度原点和米单位等。
上面提到的这些信息都是已知的或者包含在文件中，之所以需要转换参数，是因为大地基准面未知，它包含的信息就是转换参数，有了转换参数才能实行不同坐标系之间的转换。
常用的坐标转换使用的是布尔莎7参数法：1、DX－－X轴偏移量2、DY－－Y轴偏移量3、DZ－－Z轴偏移量4、WX－－X轴旋转角度5、WY－－Y轴旋转角度6、WZ－－Z轴旋转角度7、K－－尺度其他三参数、四参数等都可以由7参数演变而来。
三参数和四参数都不涉及角度旋转问题。
几种常用坐标系统：1、大地坐标系（ArcGIS里称为地理坐标系），也即常说的经纬度坐标系，表示方法（B,L,H），B=经度，L=纬度，H=海拔2、空间直角坐标系统，表示方法（X,Y,Z），电子地图很少用这种坐标系统表示3、平面直角坐标系统，表示方法（X,Y,H）由于1和3多用于二维电子地图，多用两位来表示坐标，即（B,L)和（X,Y)，H可以作为要素的一个属性字段来表示下面重点看大地坐标系和平面直角坐标系。
这两种坐标系有什么区别呢？大地坐标系（即经纬度坐标系）只包含地理坐标系；而平面直角坐标系既包含地理坐标系也包含投影坐标系。
所以，如果只是大地坐标系之间相互转换，就不涉及到投影变换。
大地坐标系之间相互转换分2种情况：1、参考椭球体相同，大地基准面不同2、参考椭球体不同，大地基准面也不同对于第一种情况，因为所选椭球相同，所以椭球圆心是一致的，只是椭球的大小不同而已，即尺度不一样，理论上是只涉及到一个参数（尺度），又因为起始点可能不一样，所以会有偏移，转换需要四个参数（DX、DY、DZ、K）。
大地坐标系与站心地平直角坐标系的坐标转换
究[J]. 华北工业学院学报,2003,(1):75-77. [5] 常 军 . 机 载 雷 达 目 标 的 大 地 坐 标 定 位 [J]. 电 讯 技
术,2003,(2):97-100.
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设 P 点的大地坐标为 (L, B, H ) ，其对应的球
图 1 大地坐标系
由图 2 可见，TP 是过 P 点子午线的切线，与 x 轴夹角是 90°+B：
d y = − cot B dx
（2）
心直角坐标为 (X ,Y , Z ) ，若 P 点在椭球面上，则
H = 0 ，根据图 1 所示的三角关系可列出方程：
参考文献： [1] 孔祥元, 梅是义. 控制测量学[M]. 北京: 测绘出版社,
1991.
[2] 熊 介 . 椭 球 大 地 测 量 学 [M]. 北 京 : 解 放 军 出 版 社,1988.
[3] 祁立学, 张萍,杨玲. 地心直角坐标到大地坐标常用转 换 算 法 的 分 析 与 比 较 [J]. 战 术 导 弹 技 术 ,2006,(2):
大地测量学中常用的坐标系
大地测量学中常用的坐标系1. 引言在大地测量学中，坐标系是一个基本的概念，用于描述地球上的点位置。
它提供了一种统一的方式来表示地球上的各个点，并且在地图绘制、导航、测量和地理信息处理等领域中起着重要的作用。
本文将介绍大地测量学中常用的几种坐标系，并简要讨论它们的特点和应用。
2. 地理坐标系地理坐标系是地球表面上一个点位置的地理经度和纬度的组合。
经度表示东西方向的位置，纬度表示南北方向的位置。
在地理坐标系中，地球被划分为无数个纬度和经度的网格，每个网格都可以用一对经纬度来唯一标识。
地理坐标系的优点是简单易懂，适用于各种地理信息处理和地图绘制应用。
例如，利用地理坐标系可以轻松绘制地图，计算两点之间的距离和方位角，以及进行导航和位置定位等。
然而，地理坐标系也有一些局限性。
由于地球并不是完全规则的椭球体，地理坐标系在不同地区可能会出现误差。
此外，地理坐标系的坐标单位是度，不方便进行精确的计算。
3. 大地坐标系大地坐标系是一种基于地球椭球体模型的坐标系。
它使用经度、纬度和高程来描述一个点的位置。
与地理坐标系相比，大地坐标系更加精确。
大地坐标系的经度和纬度单位是弧度，高程单位是米。
大地坐标系在大地测量学和测绘工程中被广泛使用。
它可以通过测量的方法来确定一个点的位置，这包括使用全站仪、电子经纬仪、水准仪等设备。
大地坐标系还可以用于测量和监测地球表面的形变和位移。
使用大地坐标系进行测量和计算需要考虑地球的椭球体模型和大地水准面。
这意味着在不同的地区，采用不同的模型和参数进行计算，以获得更精确的结果。
4. 地心坐标系地心坐标系是一种以地球质心为原点的坐标系。
它通过径向距离、纬度和经度来描述一个点的位置。
地心坐标系在地球动力学研究中起着重要作用，可以用来描述地球的形状、自转和重力场等特征。
地心坐标系的优点是可以更好地描述地球内部的运动和变形。
例如，在地震学中，地心坐标系可以用来分析地震震源的位置和深度。
5. 投影坐标系投影坐标系是为了将地球表面上的三维位置投影到二维平面上而设计的坐标系。
大地测量坐标系有哪几种类型
大地测量坐标系有哪几种类型1. 地心测量坐标系（GCS）地心测量坐标系（Geodetic Coordinate System，简称GCS）是地球上最常用的测量坐标系之一。
它基于地球的物理形状进行定义，将地球看作一个椭球体，并使用椭球体参数来描述地球的几何特征。
GCS使用经度、纬度和高程来表示地球上的点。
GCS的经度是指从本初子午线（通常是格林威治子午线）开始，按照东经和西经的方向测量的角度。
纬度是指从赤道开始，按照北纬和南纬的方向测量的角度。
高程表示地球表面上某一点相对于参考椭球体的高度。
2. 大地坐标系（PCS）大地坐标系（Plane Coordinate System，简称PCS）是一种地理坐标系统，使用笛卡尔坐标系在水平平面上描述地球上的点。
PCS通常采用平面直角坐标系或极坐标系来定义。
平面直角坐标系中，点的位置通过X和Y两个坐标轴的交叉点确定，X轴通常与东西方向对应，而Y轴通常与南北方向对应。
通过在特定地点进行基准点的选择和坐标轴的定向，可以建立全球范围内的统一PCS。
极坐标系将点的位置表示为极径和极角。
极径是指点到极点的距离，而极角是指点与参考方向之间的角度差。
极坐标系常被用于极地地区的测量工作。
3. 投影坐标系（PCS）投影坐标系（Projected Coordinate System，简称PCS）是在平面地图或二维图像上使用的坐标系统。
投影坐标系将地理坐标系（GCS）的经纬度转换为二维坐标，使地球上的曲面映射到一个平面上。
投影坐标系通常使用投影方法来进行转换。
常见的投影方法有等经纬度投影、圆锥投影和柱面投影等。
不同的投影方法适用于不同的地理区域和需求，可以使地图的形状、角度或面积保持准确或良好的视觉效果。
在投影坐标系中，坐标单位通常是米或英尺。
通过映射地球的曲面，投影坐标系实现了地理空间信息的可视化和测量。
4. 空间直角坐标系（CCR）空间直角坐标系（Cartesian Coordinate Reference System，简称CCR）是一种三维坐标系统，用于描述地球上的点的位置和方向。
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[摘 要] 大地站心地平坐标系具有直观性的优点,因此在大地测量中有广泛的应用。GAMIT/GLOBK 处理 GPS 资料得到的 结果中包含有空间直角坐标系和大地位置坐标系[1]。由于 GAMIT/GLOBK 的广泛使用,很多文献直接将 GAMIT/GLOBK 给 出的大地位置坐标当成大地站心坐标使用,难免让人混淆。本文通过具体的算例说明在以区域重心作为坐标原点计算的大地 站心地平坐标系与 GAMIT/GLOBK 的大地位置坐标系在半径 500 公里以内,东西方向和南北方向速度的差异性在 1cm/yr 以 内,在该范围内大地站心地平坐标系和大地位置坐标系可以认为差异很小,如果需要由台站的东西、南北和高程的坐标值直接 获得区域测站间的基线和方位角时应该使用大地站心坐标,而在研究全球范围的运动变化时,则建议使用 GAMIT/GLOBK 的 大地位置坐标系。 [关键词] GAMIT/GLOBK；大地站心地平坐标系；大地位置坐标系；CATS；坐标系统装换
xp yP
Δz zQ − zP
(3)
2 地心空间直角坐标系统和大地站心地平坐标系之间
的转换
地矿测绘
第 2 卷◆第 4 期◆版本 1.0◆2019 年 8 月 文章类型：论文 刊号（ISSN）：2630-4732
设
,
R
=
−
sin B cos − sin L
L
cos B cos L
− sin B sin L cos L
如图 1 所示,大地站心地平坐标系的天顶方向与地心空 间直角坐标系在 p 点的高度方向一致。在地心空间直角坐
标系中一点的坐标,可通过坐标平移和旋转等方式变换成大
地站心地平坐标系坐标。大地站心地平坐标系坐标的各个分 量比地心空间直角坐标系中的 ( x , y , z ) 三个分量更具有物
理意义,在进行速度分析是也更加直观 0 大地站心地平坐标
79
Geological mining surveying and mapping
α
= arctan
v u
θ = arctan
w u2 + v2
= arcsin
w s
S = u2 + v2 + w2
(2)
地心空间直角坐标系中, P 点 Q 和点的观测矢量可以
写成：
Δx
Δy
=
xQ yQ
− −
地理坐标系是描述近地空间物体运动的重要参考系,广泛 用作导航、定位和测量的基准。在大地测量中常用的坐标系有 空间直角坐标系、大地坐标系和站心地平坐标系。其中站心地 平坐标系又可分为大地站心地平坐标系和天文站心地平坐标 系。大地站心地平坐标系是以测站法线和子午线方向为依据的 坐标系,而天文站心地平坐标系是以垂线,真地平面及天文子 午面所决定的[2]。由于一个点的重力 g 和椭球体法线通常是不 一致的,一般小于,在 GPS 实践中可以忽略[3]。大地位置坐标系 是为了监测点位坐标的变化而由大地坐标系演变而来,三个坐 标分量分别为 N、E、U。N 约为点到赤道的子午线弧长；E 约为 点 到 首 子 午 线 的 平 行圈 弧 长； U 为点 的 大地 高 [1] 。 在 GAMIT/GLOBK 数据处理软件的输出结果中,给出了点位的空间直 角坐标系和大地位置坐标系的坐标以及速度。本文将就大地站心 坐标与大地位置坐标系结果的差异性加以说明,供关心者参考。
系坐标系的另一个重要应用在于计算卫星在用户处的观测 矢量和仰角。如图 2 所示,在大地站心地平坐标系中,θ 为垂 直角,α 为方位角, S 为 PQ 的距离,则在大地站心地平坐标 系中,以 P 为原点有如下的关系式[4]：
图 1 地心空间直角坐标系和大地站心地平坐标系
u = S cosθ cosα
v = S cosθ sinα
1 地心空间直角坐标系统和大地站心地平坐标系 地心空间直角坐标系的原点在地球质心, z 轴指向国际 协议原点 CIO, x 轴指向 BIH 定义的零度子午面和 CTP 赤道 的交点, y 轴与 z 、x 轴构成右手坐标系。大地站心地平坐 标系通常以用户所在的位置 p 为原点,过测站的垂线为 w u 轴(天顶方向),指向天顶为正, v 轴(北向)为过原点的 天文子午面的切线,指北为正,轴(东向)垂直于 uw 确定的 平面,指东为正 ( u , v , w ) ,坐为左手坐标型系。( u , v , w ) 坐 标系在很多文献中也写成 ( N , E , U ) 坐标系。
=
RT
u v
=
−−ssiinnBBcsionsLL
−sinL cosL
ccoossBBcsionsLL uv
Δz w w cosB
0
sinB w(5)
(4)式和(5)式就是地心空间直角坐标系和大地站心地 平坐标系相互转换的公式。
3 大地位置坐标系 由相关文献[1],[5]介绍,GAMIT/GLOBK 中使用的大地位置 坐标系与 ( N ( G ), E ( G ), U ( G )大地坐标系 ( B , L , H ) 的
cos B sin L
cos 0
B
sin B 对 于 任
何旋转矩阵 R ,有 R − 1 (α ) = R T (α ) 和 R − 1 ( α ) = R (− α ) ,
即旋转矩阵是正交矩阵, R − 1 和 R T 分别是矩阵 R 的逆矩
阵和转置矩阵[3]。因此：
ΔΔyx
=
R−1
u v
w = S sinθ
(1)
图 2 大地站心地平坐标系中的仰角和方位角
我们也可由 ( u , v , w ) 的值得到 S 、θ 和α ：
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地矿测绘
第 2 卷◆第 4 期◆版本 1.0◆2019 年 8 月 文章类型：论文 刊号（ISSN）：2630-4732
大地站心地平坐标系与大地位置坐标系的对比研究
龚俊 1 刘立 2 李东平 1 1 浙江省地震局 2 浙江省第一测绘院 DOI:10.32629/gmsm.v2i4.294