国家2000大地坐标系等坐标系统相关知识介绍

椭球短轴与地球自转轴重合等条件。 要求椭球短轴与地球自转轴平行，使大地起始子午面与天
椭球定位
总地球椭球体中心与地球质心重合 文起始子午面平行，参使考椭椭球面 球与 体本 中国心大与地地水球准质面心充不分重接合近。
总用 地球途椭：球全面球与测全图球大地水准面差距的平方和最小 用参途考：椭国球家 面测 与区图域大地水准面差距的平方和最小
Z B Z0
Z A
OA
X0
OB
x YB
XB
XA
1 Z Y
R() R(Z ) R(Y ) R( X ) Z
1
X
七参数法 需已知三个点在两个坐标系中的坐标。 Y X 1
高斯平面角坐标系间转换：
x
x cos sin x
y
84
(1
m)(y
sin
cos
y
54
/
80
e——地球椭球第一偏心率； W=(1-e2sin2B)1/2;
R——地心向径，R=（X2+Y2+Z2）1/2。
高斯投影：
1 横轴椭圆柱面等角投影：
中央经线投影后为直线，长度不变形，纵 轴—x轴。两侧其他经线投影后呈向两极收敛的 曲线，与中央经线对称，距中央经线越远长度 变形越大。赤道投影后为直线横轴—y轴，长度 有变形。南北纬线投影后呈凹向两极的曲线， 与赤道投影对称。
2 与数学上的平面直角系有区别； 3 为保证y为正值，y 加500km； 4 区分各带，加代号； 5 地面点位用（x,y,h)来表示； 6 投影带的选择。
高程系统：
空间直角坐标系间转换：
ZA
C
ZB
Z
XCB
XCA Y YA
X B X 0
X A
YB
Y0
(1
m)
R(
)
YA
水准面：静止的水面，受地球重力影响而形成，是一个处处与重 力方向垂直的连续曲面，是一个重力场的等位面。
大地水准面：设想处于完全静止的平均海水面向陆地和岛屿延伸 所形成的闭合曲面。是地球的物理表面，是测量外业的基准面。
大地体：大地水准面所包围的代表地球形状和大小的形体。
地球椭球体: 一个非常接近大地体，用数学 式表示几何形体，作为地球的参考形状和大 小。它是一个椭圆绕其短轴旋转而形成的形 体，故又称旋转椭球体。 地球椭球面 : 地球椭球体外表面，是地球的 数学表面，是球面坐标系/测量内业的基准面。
用大地经度和大地纬度表示地面点投影到地球椭球面
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的位置。大地经、纬度是根据起始大地点（又称为大
地原点）的大地坐标，按大地测量所得的数据推算而
得。
N
P
起始子午线
轴地 H
赤道面
大
O
L
地
B
纬 度
大地经度
赤道
P点坐标：(L，B，H大地高） S
空间直角坐标系：
起始子午面
NZ P
Z
O Y
Y
X
X
P点坐标（X,Y,Z）
W
大地水准面
N
P0
P 地球表面
垂线与法线 重合
E
S
参考椭球体
大地原点
一点定位的结果在较大范围内往往难以使椭球面与大地水准面有较好的密合。所以在国 家或地区的天文大地测量工作进行到一定的时候或基本完成后，利用许多拉普拉斯点 （即测定了天文经度、天文纬度和天文方位角的大地点）的测量成果和已有的椭球参数， 按照广义弧度测量方程垂线偏差平方和最小或高程异常值平方和最小这一条件，通过计 算进行新的定位和定向，从而建立新的参心大地坐标系。按这种方法进行参考椭球的定 位和定向，由于包含了许多拉普拉斯点，因此通常称为多点定位法。我国大地原点选在 我国中部陕西省泾阳县永乐镇。
椭球定向 椭球短轴与地球自转轴重合
椭球短轴与地球自转轴平行
适用范围 实例
全球测图 WGS84坐标系、2000国家大地坐标系
区域（国家）测图 1954年北京坐标系、1980西安坐标系
天文地理坐标系：
用天文经度和天文纬 度来表示地面点在大 地水准面上投影的球 面位置。
P点坐标：(λ，φ，H正高）
大地地理坐标系（大地坐标） ：
多点定位的结果使椭球面在大地原点不再同大地水准面相切，但在所使用的天文大地网 资料的范围内，椭球面与大地水准面有最佳的密合。
测量外业工作的基准线—铅垂线(重力方向线) 。 测量外业工作的基准面—大地水准面。 测量内业计算的基准线—法线。 测量内业计算的基准面—参考椭球面。
地心坐标系与参心坐标系的区别
总地球椭球体
参考椭球体
P
总地球椭球体面
参考椭球体面
P （北极）
大地水准面
b
M (大地原点）
b
铅 垂
法
线线
地面
a
a
赤
道
赤
道
S
空间直角坐标系与大地坐标系的转换：
X N H cos B cos L
Y
N
H cos B sin
L
L
N
1
e2
H
sin
B
B
arctan
tan
1
ae2 Z
sin B W
L arctan Y X
H R cos N cos B
Φ——地心纬度，即观测点和地心连线与赤
N——法线长度，N=a/W； 道面的夹角,tanΦ=Z/（X2+Y2）1/2；
P'
P' （南极）
上述两种椭球大小相同：长半径a=6378140m，短半径b=6356755.3m，扁率α=1:298.257
原点总定地义球椭球定以位地方球法质：心椭（球总中地心球与地 椭球 球中 体心中重心合），为原参点考的椭坐球标定系位方法：以椭参球考中椭心球与体地中球中 心心 为不原要点求的重坐合标，系
)
四参数法 需已知两个点在两个坐标系中的坐标。
大地原点
地面上选一点P，由P点投影到大地水准面P0点,使P0上的参考椭球面与大地水准面相切， 此时过P0点的铅垂线与P0点的参考椭球面法线重合，切点P0称为大地原点。同时要使参考椭 球短轴与地球短轴相平行（不要求重合），达到本国范围内的大地水准面与参考椭球面十分 接近。
2000国家大地坐标系 相关知识
国家测绘局测绘标准化研究所
主要内容
坐标系统基本知识 相关政策法规 实用文献
地球坐标系 地固坐标系
1. 坐标系统基本知识
参心坐标系
天文地理坐标系 大地原点 高程系统
大地地理坐标系
平面直角坐标系
空间直角坐标系
地心坐标系
空间直角坐标系 大地坐标系
平面直角坐标系
地球自然形体：是一个不规则的几何体。地球自然表面很不规则， 有高山、丘陵、平原和海洋。其中最高的珠峰高出海水面达 8848.13m，最低的马里亚纳海沟低于海水面达11022m。但是这 样的高低起伏，相对于地球半径6371km来说还是很小的。再顾及 到海洋约占整个地球表面的71%，因此，人们把海水面所包围的 地球形体视为地球的形状。