坐标转换器使用说明

大地坐标（BLH）平面直角坐标（XYZ）四参数：X 平移、Y 平移、旋转角和比例七参数：X平移，Y平移，Z 平移，X 轴旋转，Y 轴旋转，Z 轴旋转，缩放比例（尺度比）GPS控制网是由相对定位所求的的基线向量而构成的空间基线基线向量网，在GPS控制网的平差中，是以基线向量及协方差为基本观测量。

图3-1表示为HDS2003数据处理软件进行网平差的基本步骤，从图中可以看到，网平差实际上可以分为三个过程：l、前期的准备工作，这部分是用户进行的。

即在网平差之前，需要进行坐标系的设置、并输入已知点的经纬度、平面坐标、高程等。

2、网平差的实际进行，这部分是软件自动完成的；3、对处理结果的质量分析与控制，这部分也是需要用户分析处理的过程。

图3-1 平差过程坐标系选择针对不同的平差，要相应选择不同的坐标系，是否输入相应信息。

在笔者接触过的项目中，平差时先通过三维无约束平差后，再进行二维约束平差。

由于先进行的时三维无约束平差，是在WGS84坐标系统下进行的。

首先更改项目的坐标系统。

在菜单“项目”->“坐标系统”或在工具栏“坐标系统”，则弹出“坐标系统”对话框，选择WGS-84坐标。

图3-2 坐标系统这里注意的是，在“投影”下见图，中央子午线是114°。

很多情况下这里需要进行修改。

图3-3 WGS84投影软件中自带的“中国-WGS 84”是允许修改的，我们换种方法：就是新建一个坐标文件，其他参数都和“中国-WGS84”一致，仅仅将中央子午线修改下。

在上图中，点击“新建”，得到“COORD GM”对话框，在“文件”->“新建”，如图图3-4 新建坐标系统然后在“设置”->“地图投影”，直接修改中央子午线，这里以81°为例，点击确定后，返回“COORD GM”对话框。

图3-5 投影设置将输入源坐标和输入目标坐标的椭球，均改为WGS84。

在“文件”->“保存”，输入名称和国家（中国），退出操作。

图3-6 保存坐标系统知识要点九坐标系统Ⅰ天球坐标系图3-7 天球1）天球空间直角坐标系的定义地球质心O为坐标原点，Z轴指向天球北极，X轴指向春分点，Y轴垂直于XOZ平面，与X轴和Z轴构成右手坐标系。

则在此坐标系下，空间点的位置由坐标（X，Y，Z）来描述。

2）天球球面坐标系的定义地球质心O为坐标原点，春分点轴与天轴所在平面为天球经度（赤经）测量基准——基准子午面，赤道为天球纬度测量基准而建立球面坐标。

空间点的位置在天球坐标系下的表述为（r，α，δ）。

天球空间直角坐标系与天球球面坐标系的关系可用下图表示：图3-8 天球球面坐标系3）直角坐标系与其等效的天球球面坐标系参数间的转换对同一空间点，天球空间直角坐标系与其等效的天球球面坐标系参数间有如下转换关系：Ⅱ地球坐标系统1）地球直角坐标系的定义地球直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点，Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系。

如下图所示：图3-9 地球直角坐标系2）地球大地坐标系的定义地球椭球的中心与地球质心重合椭球的短轴与地球自转轴重合。

空间点位置在该坐标系中表述为（L，B，H）。

如下图所示；图3-10 地球大地坐标系3）直角坐标系与大地坐标系参数间的转换对同一空间点，直角坐标系与大地坐标系参数间有如下转换系：Ⅲ平面直角坐标系平面直角坐标系是利用投影变换，将空间坐标空间直角坐标或空间大地坐标通过某种数学变换映射到平面上，这种变换又称为投影变换。

投影变换的方法有很多，如横轴墨卡托投影、UTM 投影、兰勃特投影等。

在我国采用的是高斯-克吕格投影也称为高斯投影。

UTM投影和高斯投影都是横轴墨卡托投影的特例，只是投影的个别参数不同而已。

高斯投影是一种横轴、椭圆柱面、等角投影。

从几何意义上讲，是一种横轴椭圆柱正切投影。

如图左侧所示，设想有一个椭圆柱面横套在椭球外面，并与某一子午线相切（此子午线称为中央子午线或轴子午线），椭球轴的中心轴CC’通过椭球中心而与地轴垂直。

高斯投影满足以下两个条件：1、它是正形投影；2、中央子午线投影后应为x轴，且长度保持不变。

将中央子午线东西各一定经差（一般为6度或3度）范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将此柱面沿某一棱线展开，便构成了高斯平面直角坐标系，如下图右侧所示。

图3-11 高斯投影x方向指北，y方向指东。

可见，高斯投影存在长度变形，为使其在测图和用图时影响很小，应相隔一定的地区，另立中央子午线，采取分带投影的办法。

通常按经差6度或3度分为六度带或三度带。

六度带自0度子午线起每隔经差6度自西向东分带，带号依次编为第1、2…60带。

三度带是在六度带的基础上分成的，它的中央子午线与六度带的中央子午线和分带子午线重合，即自度子午线起每隔经差3度自西向东分带，带号依次编为三度带第1、2…120带。

我国的经度范围西起73度东至135度，可分成六度带十一带或三度带二十二带。

六度带可用于中小比例尺（1：25000以下）测图，三度带可用于大比例尺（如1：10000）测图。

在某些特殊情况下，高斯投影也可采用宽带或窄带，如按经差9度或度分带。

分带图如下：图3-12 投影分带六度带和三度带与中央子午线存在如下关系：其中，N、n分别为6度带和3度带的带号。

例如：地形图上的横坐标为20345，其所处的六度带的中央经线经度为：6°×20－3°＝117°（适用于1∶2．5万和1∶5万地形图）。

三度带中央经线经度的计算：中央经线经度＝3°×N（适用于1∶1万地形图）。

另外，为了避免y出现负号，规定Y值人为地加上500000m；又为了区别不同投影带，前面还要冠以带号，如第20号六度带中，Y=，则成果表中写为Y假定＝.75m。

x值在北半球总显正值，就无需改变其观测值了。

ⅣGPS常用坐标系统1）WGS-84坐标系WGS-84 坐标系是目前GPS 所采用的坐标系统，GPS 所发布的星历参数和历书参数等都是基于此坐标系统的。

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坐标系的原点在地球质心，Z轴指向定义的协定地球极（CTP）方向，X轴指向的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z、X轴构成右手坐标系。

它是一个地固坐标系。

WGS-84采用的椭球是国际大地测量与地球物理联合会第17届大会大地测量常数推荐值，其四个基本参数长半径：a=6378137±2（m）；地球引力常数：GM=3986005×108m3s-2±×108m3s-2；正常化二阶带谐系数：C20= ×10-6±×10-9；J2=108263×10-8地球自转角速度：ω=7292115×10-11rads-1±×10-11rads-12）1954年北京坐标系坐标原点在前苏联的普尔科沃；是以克拉索夫斯基椭球为参考椭球的。

采用分区分期局部平差，因而不可避免地出现一些矛盾和不够合理的地方存在的问题：u 椭球参数有较大误差。

与现代精确的椭球参数相比，长半轴约大105m；u 参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性倾斜。

东部地区大地水准面差距最大+68m。

u 几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。

u 定向不明确。

3）1980年国家大地坐标系（GDZ80）坐标原点在陕西省泾阳县永乐镇；以1975年国际椭球为参考椭球。

采用天文大地网整体平差。

特点：u 采用1975年国际椭球。

u 参心大地坐标系是在1954年北京坐标系基础上建立起来的。

u 椭球面同似大地水准面在我国境内最为密合，是多点定位。

u 定向明确。

u 大地原点地处我国中部。

u 大地高程基准采用1956年黄海高程。

4）2000国家大地坐标系根据《中华人民共和国测绘法》，经国务院批准，我国自2008年7月1日起，启用2000国家大地坐标系。

2000国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。

2000国家大地坐标系采用的地球参数如下：长轴a=6378137米扁率f=1/地心引力常数QM=×10(E-5)RAD /SZ轴BIHITRF 97框架2000 历元网图检查设定好坐标系统之后，在平差之前还要进行“网图检查”，在菜单“网平差”->“网图检查”，得到网图检查对话框：图3-13 网图检查这步操作由两个功能：一是“根据初始坐标检查相邻的站点”，可以检查出距离近的站点。

如果无误则继续进行，否则就要对对同一测站的不同点名进行合并。

图3-14 初始坐标检查经验之谈：对同一测站，不同点名的情况，如何进行合并？在实际测量工作中，难免会发生点名输入错误的情况；在“出事坐标检查”中发现错误，就要将不同文件进行合并。

操作如下：在HDS2003系统中，管理区内选择“文件”，在属性区选择“修改”，将观测站的点名进行修改。

图3-15 修改文件名二是“检查网图的连通性”，网图不连通，出现如下对话框：图3-16 网图不连通如出现上述提示，请检查构成基线向量网的基线向量、观测站点名等等。

检查步骤如下：1．首先检查网图是否被分割成几部分，是否有孤立的测站点或基线，若有则必须删除孤点或分块进行平差；2．其次检查是否有关键基线没有解算成功或被禁止参与网平差，若有要对其进行重新处理，甚至重测；3．再次，检查网图中是否有相同的测站而取了不同的测站名，在网图上的反映就是同一测站点上在非常接近的位置有另一个测站点，这两点由于是同一点上在不同时段观测的，故它们之间不构成任何基线，使网图不连续，解决方法是在观测数据属性中将错误的测站名修改正确。

自由网平差（三维无约束平差）具体分为①GPS基线网进行自由网平差；②对σ0进行χ2检验，若通过检验，则认为无粗差，计算结束。

否则认为系统中存在粗差；③根据平差后的改正数和降权公式，调整观测量的权，重新进行平差；④若两次平差后的坐标值之差小于限定值，计算结束；否则转步骤③。

确定所有测站信息无误，并且网图连通后，设定平差形式进行平差。

在菜单“网平差”->“平差设置”或工具栏“平差设置”，打开如下对话框：图3-17 平差参数设置由于要进行，三维无约束平差，要把“三维平差”勾选。

然后在菜单“网平差”->“进行网平差”或工具栏“网平差”，进行三维无约束平差，在平差系统统运行中，尽量不要做其他操作。

处理完毕之后，系统弹出“”对话框，询问是否打开“平差报告”。

点击“是”，会在报告模块中显示本次平差报告；点击“否”，则可以在菜单栏“处理报告”- >“平差文本报告”，系统弹出本次平差报告。