坐标系及转换
数学中的坐标系与坐标变换
数学中的坐标系与坐标变换数学是一门广泛应用于各个领域的学科，而坐标系和坐标变换则是数学中的重要概念。
本文将介绍什么是坐标系，坐标变换的概念以及它们在数学和现实生活中的应用。
一、坐标系坐标系是在某一平面或空间中确定点的位置的一种方式。
它由坐标轴和原点组成。
常见的坐标系包括二维笛卡尔坐标系和三维笛卡尔坐标系。
1. 二维笛卡尔坐标系二维笛卡尔坐标系由两条垂直的数轴组成，通常称为x轴和y轴。
原点是坐标系的交点，用(0,0)表示。
在二维笛卡尔坐标系中，每个点都可以表示为一个有序对(x, y)，其中x表示点在x轴上的坐标，y表示点在y轴上的坐标。
2. 三维笛卡尔坐标系三维笛卡尔坐标系在二维笛卡尔坐标系的基础上增加了一条垂直于x轴和y轴的z轴。
在三维笛卡尔坐标系中，每个点都可以表示为一个有序组(x, y, z)，其中x表示点在x轴上的坐标，y表示点在y轴上的坐标，z表示点在z轴上的坐标。
二、坐标变换坐标变换是指将一个点的坐标从一个坐标系转换到另一个坐标系的过程。
坐标变换在数学和物理学中都有着广泛的应用。
1. 平移平移是一种坐标变换，通过向所有的点添加一个常量向量，从而将一个坐标系中的点转换到另一个坐标系中。
例如，将一个点的坐标由(x, y)变为(x+a, y+b)，其中(a, b)表示平移的向量。
2. 旋转旋转是一种坐标变换，通过围绕一个给定的中心点将点按照一定角度旋转，从而将一个坐标系中的点转换到另一个坐标系中。
旋转可以使用旋转矩阵或旋转角度表示。
3. 缩放缩放是一种坐标变换，通过改变点的坐标的比例，从而将一个坐标系中的点转换到另一个坐标系中。
缩放可以使点的坐标变大或变小，可以根据缩放因子在x方向和y方向上进行分别缩放。
三、数学与现实生活中的应用坐标系和坐标变换在数学和现实生活中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用情景：1. 几何学中的图形表示：坐标系可以用来表示几何图形，例如在平面上绘制直线、圆等图形，或者在空间中绘制立方体、球体等图形。
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确定。
-转换效率优化：针对大规模的坐标系转换，可以采用分块处理、并行计算等技术来提高转换效率。
在进行坐标系转换时，需要根据具体的需求选择适当的方法和技巧，并结合具体的软件工具进行实现。
同时，还需要注意坐标系转换的精度和准确性，确保转换结果符合要求。
(完整word版)参考系坐标系及转换
1 天球坐标系、地球坐标系和卫星测量中常用的坐标系的建立方法.天球直角坐标系天球坐标系天球球面坐标系坐标系地球直角坐标系地球坐标系地球大地坐标系常用的天球坐标系：天球赤道坐标系、天球地平坐标系和天文坐标系。
在天球坐标系中，天体的空间位置可用天球空间直角坐标系或天球球面坐标系两种方式来描述.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.春分点：当太阳在地球的黄道上由天球南半球进入北半球，黄道与赤道的交点）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（天轴：地球自转的轴）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图2—1表示：岁差和章动的影响岁差:地球实际上不是一个理想的球体，地球自转轴方向不再保持不变，这使春分点在黄道上产生缓慢的西移，这种现象在天文学中称为岁差。
章动：在日月引力等因素的影响下,瞬时北天极将绕瞬时平北天极旋转，大致呈椭圆,这种现象称为章动。
极移：地球自转轴相对地球体的位置并不是固定的，因而，地极点在地球表面上的位置，是随时间而变化的,这种现象称为极移。
地球的自转轴不仅受日、月引力作用而使其在空间变化，而且还受地球内部质量不均匀影响在地球内部运动。
前者导致岁差和章动，后者导致极移。
协议天球坐标系:为了建立一个与惯性坐标系统相接近的坐标系，人们通常选择某一时刻,作为标准历元，并将此刻地球的瞬时自转轴（指向北极）和地心至瞬时春分点的方向，经过瞬时的岁差和章动改正后，分别作为X轴和Z轴的指向，由此建立的坐标系称为协议天球坐标系.3 地球坐标系地球直角坐标系和地球大地坐标系的转换其中:过椭球面上一点的法线，可作无限个法截面，其中一个与该点子午面相垂直的法截面同椭球面相截形成的闭合的圈称为卯酉圈。
第1讲坐标系种类及坐标转换
第1讲坐标系种类及坐标转换在数学和物理学中，坐标系是用于表示和定位点的一组数学规则。
它可以帮助我们在平面或空间中精确地描述和测量位置、方向和距离。
坐标系通常由坐标轴和原点组成，坐标轴是一条直线，它们与原点形成直角。
有多种类型的坐标系，每一种都有特定的用途和应用。
以下是常见的几种坐标系：1.直角坐标系：直角坐标系也称为笛卡尔坐标系，是最常见的坐标系。
它由两条垂直的坐标轴和一个原点组成。
坐标轴可以是水平的x轴和垂直的y轴，或者在三维空间中可以加上一个垂直的z轴。
直角坐标系使用(x,y,z)来表示点的坐标，其中x表示点在x轴上的位置，y表示点在y轴上的位置，z表示点在z轴上的位置。
2.极坐标系：极坐标系用于描述平面上的点，它由一个原点和一个角度和距离组成。
极坐标系以原点为中心，用一个角度（通常用弧度表示）表示点与参考线（通常是x轴）之间的角度，用一个距离表示点与原点之间的距离。
极坐标系使用(r,θ)来表示点的坐标，其中r表示点与原点的距离，θ表示点与参考线之间的角度。
3.柱坐标系：柱坐标系是三维空间中的一种坐标系，它由一个原点、一个角度、一个距离和一个高度组成。
柱坐标系类似于极坐标系，但增加了一个垂直的z轴来表示高度。
柱坐标系使用(r,θ,z)来表示点的坐标，其中r表示点与原点的水平距离，θ表示点与参考线（通常是x轴）之间的角度，z表示点的高度。
4.球坐标系：球坐标系也是三维空间中的一种坐标系，它由一个原点、一个纬度、一个经度和一个距离组成。
球坐标系使用(r,θ,φ)来表示点的坐标，其中r表示点与原点的距离，θ表示点与参考线（通常是z轴）之间的纬度，φ表示点在参考平面上的经度。
在不同的坐标系之间进行转换时，我们需要使用特定的转换公式。
以直角坐标系和极坐标系为例，我们可以使用以下公式进行转换：x = r * cos(θ)y = r * sin(θ)r = sqrt(x^2 + y^2)θ = atan2(y, x)这些公式使我们能够在不同坐标系之间相互转换，并确保保持位置的准确性。
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=1:298.2572235632、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。
3、1980西安坐标系1978年，我国决定建⽴新的国家⼤地坐标系统,并且在新的⼤地坐标系统中进⾏全国天⽂⼤地⽹的整体平差,这个坐标系统定名为1980年西安坐标系。
常用坐标系之间的关系与转换
7.5 常用坐标系之间的关系与转换一、大地坐标系和空间大地直角坐标系及其关系大地坐标系用大地纬度企丈地经度L 和丈地髙H 来表示点的位置°这种坐标系是经 典大地测量甬:両用座标紊7屜据地图投影的理论,大地坐标系可以通过一定的投影转 化为投影平面上的直角坐标系，为地形测图和工程测量提供控制基础。
同时，这种坐标系 还是研究地球形状和大小的 种有用坐标系°所以大地坐标系在大地测量中始终有着重要 的作用.空间大地直角坐标系是-种以地球质心为原点购亘墮®坐标系，一般用X 、化Z 表 示点BSSTSTT 逐碇SS 範菇飞両H 绕禎扭转冻其轨道平面随时通过 地球质心。
对它们的跟踪观测也以地球质心为坐标原点，所以空间大地直角坐标系是卫星 大地测量中一种常用的基本坐标系。
现今，利用卫星大地测量的手段*可以迅速地测定点的空间大地直角坐拯，广泛应用于导航定位等空间技术。
同时经过数学变换，还可求岀点 的大地坐标I 用以加强和扩展地面大地网，进行岛屿和洲际联测，使传统的大地测量方法 发生了深刻的变化，所以空间大地宜角坐标系对现今大地测量的发展’具有重要的意义。
、大地坐标系和空间大地直角坐标系的转换如图7- 23所示’尸点的位置用空间 大地直角坐标〔X, Y, Z)表示，其相应 的大地坐标为(E, L)a 将该图与图？一5上式表明了 2种基本坐标系之间的关系。
加以比较可见，图7-5中的子午椭圆平面 相当于图7-23中的OJVP 平面.其中 PPz=Z.相当于图7-5中的j7；OP 3相当 丫于图7-5中的仏两平面的经度乙可视为相同，等于"叽 于是可以直接写岀X=jrcQsi f Y=jrsinL, Z=y将式(7-21).式(7-20)分别代入上式, 井考虑式(7-26)得X=Ncos^cosZr ”Y =NcQsBsinL > (7—78)Z=N (1—护〉sin^ ；BB 7-231.由大地坐标求空间大地直角坐标当已知椭球面上任一点P 的大地坐标(B, L)时，可以按式(7-78)直接求该点的 空间大地直角坐标(X, Y, Z)。
坐标系转换步骤以及公式
一、各坐标系下椭球参数WGS84大地参数北京54大地参数西安80大地参数参考椭球体：WGS 84 长半轴：6378137短半轴：6356752.3142 扁率：1/298.257224 参考椭球体：Krasovsky_1940长半轴：6378245短半轴：6356863.0188扁率：1/298.3参考椭球体：IAG 75长半轴：6378140短半轴：6356755.2882扁率：1/298.257000二、WGS84转北京54一般步骤（转80一样，只是椭球参数不同）前期工作：收集测区高等级控制点资料。
在应用手持GPS接收机观测的区域内找出三个以上分布均匀的等级点（精度越高越好）或GPS“B”级网网点，点位最好是周围无电磁波干扰，视野开阔，卫星信号强。
并到测绘管理部门抄取这些点的54北京坐标系的高斯平面直角坐标(x、y)，大地经纬度（B、L），高程h ，高程异常值ξ和WGS-84坐标系的大地经纬度（B、L），大地高H。
如果没有收集到WGS-84下的大地坐标，则直接用手持GPS测定已知点B、L、H值。
转换步骤：1、把从GPS中接收到84坐标系下的大地坐标（经纬度高程B、L, H，其中B为纬度，L为经度，H为高程），使用84坐标系的椭球参数转换为84坐标系下的地心直角坐标（空间坐标）：式中，N为法线长度，为椭球长半径，b为椭球短半径，为第一偏心率。
2、使用七参数转换为54坐标系下的地心直角坐标（x，y，z）：x = △x + k*X- β*Z+ γ*Y+ Xy = △y + k*Y + α*Z - γ*X + Yz = △z + k*Z - α*Y + β*X + Z其中，△x，△y，△z为三个坐标方向的平移参数；α，β，γ为三个方向的旋转角参数；k为尺度参数。
（采用收集到的控制点计算转换参数，并需要验证参数）在小范围内可使用七参数的特殊形式即三参数，即k、α、β、γ都等于0，变成：x = △x+ Xy = △y+ Yz = △z + Z3、根据54下的椭球参数，将第二步得到的地心坐标转换为大地坐标（B54,L54,H54）计算B时要采用迭代，推荐迭代算法为：4、根据工程需要以及各种投影（如高斯克吕格）规则进行投影得到对应的投影坐标，即平面直角坐标。
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。
3、任意两空间坐标系的转换由于测量坐标系和施工坐标系采用不同的标准，要进行精确转换，必须知道至少3个重合点（即为在两坐标系中坐标均为已知的点。
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2.不同的空间直角坐标系之间的坐标换算
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坐标转换
P S 坐 标 系 统
1.同一坐标系内空间直角坐标与大地坐标的换算 G 即 [(B，L，H) (X，Y，Z)]
X ( N H ) cos B cos L Y ( N H ) cos B sin L Z N (1 e ) H sin B a2 N 2 H sin B b
2.坐标参照系 空间位臵的描述需要在一个特定的系统下采用特定的方式 来进行，这一特定的系统被称为坐标参照系，即提供系统原点、 尺度、定向及其时间演变的一组协议、算法和常数。 坐标参照系的定义虽然明确且严密，但是却非常抽象，而且 也不易于使用。 3.参考框架 参考框架是坐标参照系的实现，是一组具有相应参照系下 坐标及其时间演变的点。一组相容的坐标中，实际上隐含了定 义一个坐标参照系所必需的一个原点、一组正交坐标轴的指向 和一个尺度。
3
一、基本概念（续）
G P S 坐 标 系 统
4.坐标和坐标系
坐标：在一个给定维数的空间中相对于一个参照系来确定 点的位臵的一组数。 坐标系：在给定维数的空间中用坐标来表示点的方法。如： 笛卡儿坐标系、曲线坐标系等。
5.坐标系转换与基准转换
坐标系转换：同一点在相同基准或参照系下的坐标转换， 实质上是不同坐标表达方式间的变换。 基准转换：同一点在不同基准或参照系下的坐标转换，如 WGS 84与北京54坐标系间的大地坐标或空间直角坐标的相互转 换。
G P S 坐 标 系 统
GPS坐标系统
1
G P S 坐 标 系 统
主要内容
一、基本概念 二、坐标系统的分类和常用坐标系统 三、坐标系统转换 四、小结 五、作业
2
一、基本概念
G P S 坐 标 系 统
1.位臵基准
定位中被用作测量或计算基础的点、线或面。如：天体参 照系的天球、赤道面、黄道面、春分点；大地坐标系的参考椭 球及其定位和定向；高程参照系的大地水准面。
• 坐标系原点位于地球的质心或参考椭球的中心； • Z轴指向地球或参考椭球的北极； • X轴指向本初（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
图2 地心、参心空间直角坐标系
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坐标系统的分类和常用坐标系统> 常用坐标系
G P S 坐 标 系 统
1）空间直角坐标系/笛卡尔坐标系(续)
1）1954年北京坐标系
基本情况： 源于前苏联的1942年普尔科夫坐标系；
未根据我国情况，进行椭球定位，由前苏联西伯利亚 地区的一等锁，经我国的东北地区的呼玛、吉拉林、东宁 三个基准网传算；基于1954年北京坐标系的我国天文大地 网未进行整体平差；高程异常是以前苏联1955年大地水准 面重新平差的结果为起算值，按我国天文水准路线推算出 来的，而高程又是以1956年青岛验潮站的黄海平均海水面 为基准。
G P S 坐 标 系 统
2）1980西安大地坐标系（续）
特点： 采用多点定位原理建立，理论严密，定义明确； 椭球参数为现代精确的地球总椭球参数； 椭球面与我国大地水准面吻合得较好； 椭球短半轴指向明确； 经过了整体平差，点位精度高。
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坐标系统的分类和常用坐标系统> 我国常用坐标系
3）2000国家大地坐标系
G （CGCS 2000——China Geodetic Coordinate System 2000 ） P 定义： S 原点：包括海洋和大气在内的整个地球的质心； 坐 长度单位：米（SI），与局部地心框架下的地心坐标时的 标 时间坐标一致，通过建立适当的相对论模型获得； 系 定向：初始定向由1984.0时的BIH（国际时间局）定向给 统 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； CGCS 2000大地坐标系是右手地固直角坐标系。原点在 地心；Z 轴为国际地球自转局（IERS）参考极（IRP）方 向，X轴为IERS的参考子午面（IRM）与垂直于Z轴的赤道 面的交线，Y轴与Z轴和X轴构成右手正交坐标系。
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坐标系统的分类和常用坐标系统> 常用坐标系
G P S 坐 标 系 统
3）平面直角坐标系
平面直角坐标系是利用投影变换，将空间坐标通过某 种数学变换，投影或映射到平面上。
投影变换的方法有很多，如UTM投影、Lambuda投影等， 在我国采用的是高斯-克吕格投影，也称为高斯投影。
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坐标系统的分类和常用坐标系统
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坐标系统的分类和常用坐标系统> ＧＰＳ常用坐标系
G P S 坐 标 系 统
1）WGS-84世界大地坐标系（续）
WGS-84椭球参数（IAC+IUGG联合会17届推荐值）: 长半轴:a=6378137m2m 地球引力常数:GM=3986005108 0.6 108 （m3s-2） 正常化二阶带谐系数：C2.0=-484.16685 10-6 1.30 10-6 地球自转角速度：=729211510-11 0.15 10-11 rads-1 椭球扁率:f84=1/298.257223563
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坐标系统的分类和常用坐标系统> ＧＰＳ常用坐标系
G P S 坐 标 系 统
1）WGS-84世界大地坐标系
用途： GPS系统内部处理与位臵有关信息，广播星历基于 此系统。 建立： 20世纪80年代中期，美国国防制图局建立，1987年 取代WGS-72。之后 WGS 84又进行了三次修订，第一次 1994年，第二次1996年，第三次2001年，分别表示为 “WGS 84 （G730）”、“WGS 84 （G873）”和“WGS 84 （G1150）”。其中，“G”表示GPS；而跟在后面的 数字所表示的是开始使用的GPS周数。
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坐标系统的分类和常用坐标系统> 我国常用坐标系
G P S 基本情况: 1978年决定对我国天文大地网进行整体平差,重新选定 坐 椭球，并进行椭球的定位、定向。 标 系 椭球参数（IAG 1975年的推荐值）： 统 a 6378140m
GM 3.986005 1014 m3 s 2 J 2 1.08263 103
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坐标系统的分类和常用坐标系统> 我国常用坐标系
G P S 坐 标 系 统
1）1954年北京坐标系（续）
椭球参数：
a 6378245m f 1/ 298.3
存在问题： 椭球参数与现代精确的椭球参数的差异较大， 不包含表示地球物理特性的参数，给理论研究和实 际工作带来不便；椭球定向不十分明确，既不是指 向CIO极，也不是指向我过的目前使用的JYD；通过 局部分区平差得到，致使参考椭球面与我国大地水 准面呈西高东低的系统性倾斜，东部高程异常最大 达67米。
笛卡尔坐标
曲线坐标
平面直角坐标
参 心
站 心
参考 面
总地球 椭球面 地心大地 坐标系
参考 椭球面
大地 水准面 天文 坐标系
投影平面
地心空间直 角坐标系 参心空间直 角坐标系 站心空间直角 坐标系 站心极 坐标系
参心大地 坐标系 站心赤道 坐标系 站心地平 坐标系
高斯平面 坐标系
WGS-84
ITRS/ITRF
2）1980西安大地坐标系
定位、定向：
7.292115 105 rad s 1
椭球的短轴由地球质心指向1968.0 JYD，起始子午面平 行于格林尼治平均天文子午面，椭球面与大地水准面在我国 境内符合最好，高程系统采用1956年黄海平均海水面为高程 起算基准。 20
坐标系统的分类和常用坐标系统> 我国常用坐标系
• 原点位于P0；
• U轴与过P0点的参考椭球面的 法线重合，指向上方；
• N轴垂直于U轴，指向参考椭球 的短半轴；
• E轴垂直于U轴和N轴，形成左 手系； • 在站心直角坐标系下点的N，E， U坐标为该点在三个坐标轴上 的投影长度。
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图3 站心空间直角坐标系
坐标系统的分类和常用坐标系统> 常用坐标系
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坐标系统的分类和常用坐标系统> ＧＰＳ常用坐标系
1）WGS-84世界大地坐标系（续）
G P S 坐 标 系 统
图5 WGS-84世界大地坐标系
定义：
和大气在内的整个 地球的质心； Z轴与IERS参考极 （IRP)指向相同， 该指向与历元 1984.0的BIH协议
原点位于包括海洋
地极（CTP–Conventions Terrestrial Pole）一致； X轴指向IERS参考子午线（IRM-IERS Reference Meridian）与通过原点并垂直于Z轴的平面的交点，IRM与 在历元1984时的BIH零子午线（BIH Zero Meridian）一致。 Y轴最终完成右手地心地固正交坐标系。如图5所示：
CGCS2000 6
BJ54
GDZ80
图1 坐标系统分类图
坐标系统的分类和常用坐标系统
G P S 坐 标 系 统
2.常用坐标系
1）空间直角坐标系/笛卡尔坐标系 2）大地坐标系/椭球坐标系 3）平面直角坐标系
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G P S 坐 标 系 统
1）空间直角坐标系/笛卡尔坐标系
G P S • 大地坐标系是采用大地 坐 经、纬度和大地高来描 标 述空间位臵的: 系 • 纬度是空间点的椭球面 统 的法线与赤道面的夹角；
• 经度是包括空间点与椭 球短轴的子午面和椭球 的起始子午面的夹角； • 大地高是空间点沿椭球 的法线方向到椭球面的 距离。
2）大地坐标系/椭球坐标系
图4 大地坐标系
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2）ITRS与ITRF
原点位于地球质心，地球质心为包括海洋和大气在内的整
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