坐标系、坐标系统及坐标转换
CAD文件中的坐标系与坐标转换技巧
CAD文件中的坐标系与坐标转换技巧CAD（Computer-aided design）技术在各个领域中被广泛应用，如建筑设计、工程制图以及机械制造等。
坐标系及坐标转换是CAD设计中非常重要的概念和技巧，它们对于准确描述和定位图形对象起着关键的作用。
本文将介绍CAD文件中的坐标系概念、坐标转换的基本原理与方法，并提供一些实际应用中的技巧与案例。
一、CAD文件中的坐标系在CAD设计中，坐标系是一种用于描述和定位图形对象的坐标系统。
它通常由原点、坐标轴和单位组成。
原点是坐标系的起始位置，坐标轴是沿着特定方向延伸的直线，用于表示位置和方向。
单位是用来衡量距离或长度的标准，如毫米、英尺或像素。
CAD文件中的坐标系通常是二维的，由水平和垂直两个坐标轴组成。
在三维CAD设计中，还会增加一根垂直于平面的Z轴，用于表示高度或深度。
坐标系在CAD设计中的作用是确定和定位图形对象的位置和方向。
通过坐标系，我们可以准确地测量、绘制和编辑CAD图纸中的各个元素，例如线条、多边形和曲线等。
在CAD软件中，我们可以选择不同的坐标系来适应不同的设计需求，例如选择世界坐标系或用户定义的本地坐标系。
二、坐标转换的基本原理与方法在CAD设计中，由于不同CAD软件和不同设计环境的差异，可能存在坐标系的不一致性或需要进行坐标转换的情况。
坐标转换是将一个坐标系中的点映射为另一个坐标系中的点，以实现不同坐标系之间的数据交换和协调。
常见的坐标转换方法有以下几种：1. 平移变换：平移变换是指通过平移坐标轴的位置来实现坐标转换。
通过平移变换，我们可以将一个坐标系中的点移动到另一个坐标系中的位置。
平移变换的基本原理是根据两个坐标系的原点之间的距离，将一个坐标系中的点沿着相同方向和距离平移。
在CAD软件中，我们可以通过指定平移向量或指定参考点来进行平移变换。
2. 缩放变换：缩放变换是指通过改变坐标轴的标度比例来实现坐标转换。
通过缩放变换，我们可以将一个坐标系中的点按照一定的比例映射到另一个坐标系中。
(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。
GPS测量中坐标系统、坐标系的转换过程
GPS测量中坐标系统、坐标系的转换过程【摘要】GPS测量中的坐标系统和坐标系转换是利用全球定位系统（GPS）进行地理测量和定位的关键。
本文从引言开始，概述了GPS测量中坐标系统和坐标系的转换过程。
接着介绍了GPS坐标系统的概念和作用，以及常用的坐标系及其特点。
随后详细讨论了GPS坐标系统的转换方法和转换工具，帮助读者更好地理解和应用这些技术。
通过实际案例分析展示了GPS测量中坐标系统和坐标系转换的实际应用。
在总结了本文探讨的内容，并展望了未来GPS测量技术的发展方向。
通过本文的阐述，读者可以更深入地了解GPS测量中坐标系统和坐标系的转换过程，为相关领域的研究和应用提供了参考和指导。
【关键词】GPS测量、坐标系统、坐标系、转换过程、引言、GPS坐标系统、常用坐标系、特点、转换方法、转换工具、实际案例、分析、总结、未来发展、展望1. 引言1.1 GPS测量中坐标系统、坐标系的转换过程概述GPS测量中的坐标系统和坐标系转换是一项关键技术，广泛应用于各种领域。
在现代GPS测量中，我们常常需要将不同坐标系统之间的数据进行转换，以确保数据的准确性和一致性。
在这个过程中，我们需要了解GPS坐标系统的基本原理和常用的坐标系，掌握不同坐标系之间的转换方法，并使用相应的工具进行数据处理和分析。
GPS坐标系统是一种地理坐标系统，由经度、纬度和高度三个参数组成。
常用的坐标系包括WGS84、GCJ-02和BD-09等，它们各有自己的特点和适用范围。
在GPS测量中，我们需要根据具体的需求选择合适的坐标系，并进行必要的转换。
GPS坐标系转换方法包括基本的数学转换和大地测量学方法。
我们可以通过公式计算或使用专业软件来进行坐标系转换，确保数据的准确性和一致性。
一些专门的GPS坐标系转换工具也可以帮助我们快速、准确地实现坐标系转换。
通过实际案例分析，我们可以更好地理解GPS测量中坐标系统和坐标系转换的重要性和实际应用。
结合实际情况，总结经验教训，提出今后改进的方向，并展望未来发展的方向和前景。
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。
浅谈测绘工作中的坐标系统及其坐标的转换
它也是一种参心坐标系 ， 大地原点位于我国陕西省泾 阳县永乐镇 ， （ １ ） 采用的国际大地测量和地球物理联合会于 １ ９ ７ ５年推荐的椭球 参 数， 简称 １ ９ ７ ５旋转椭球 。它有四个基本参数 ： ①地球椭球长半径： ａ ＝ ６ ３ ７ ８ １ ４ ０ ｍ ⑦Ｇ是地心 引力常数： Ｇ Ｍ＝ ３ ． ９ ８ ６ ０ ０ ５ ｘ １ ０ １ ４ ｍ３ ／ ｓ ③地球重力场二阶带球谐 系数 ： Ｊ ２ ＝ １ ． ０ ８ ２ ６ ３ ￣ １ ０ ④地球 自转角速度： ∞＝ ７ ． ２ ９ ２ １ ｌ ５ ｘ ｌ ０ － Ｓ ｒ ａ ￣ｓ （ ２ ） 椭球面 同大地水准面在我 国境 内最 为密合； （ ３ ） 椭球定向明确， 其短轴指 向我 国地极原点 Ｊ Ｙ Ｄ１ ９ ６ ８ ． ０方向， 起始 大地子午面平行 于格林尼 治平均天文台的子午面。 １ － ３ 地 方 独 立坐 标 系 （ ４ ） 大地 高程基准面采用 １ ９ ５ ６黄海 高程系统 。 基于 限制变形 、 方便 、 实用和 科学 的 目的 ， 在许 多城市和 工程测 量坐标系 常常会建立适合本地区的地方独立坐标系 ， 建立地方独立坐标 系， 实 为了建立各种 比例尺地形 图的控制及工程测量控制 ， 一般应将椭球 中， 际上就是通过一些参数来确定地方参考椭球与投影面。 面上各点的大地坐标按照一定 的规律投影到平面上 ， 并 以相应 的平面直 地方参考椭球一般选择与 当地平均高程相对应 的参 考椭球， 该椭球 角坐标表示 。 轴 向和扁率与国家参考椭球相 同， 其椭球半径 ａ 增大为： 目前各 国常采用 的是高斯投影和 Ｕ Ｔ Ｍ投影 ，这两种投影具有下 列 的中心 、
１ 简 述 常见的 坐标 系及 其各 自的特 点
测绘中常用的坐标系与坐标转换方法
测绘中常用的坐标系与坐标转换方法在测绘学中，坐标系和坐标转换方法是重要的概念。
测绘工程师和地理信息专家经常需要使用不同的坐标系来描述和分析地球表面的特征。
本文将介绍几种常用的坐标系以及常见的坐标转换方法。
首先，让我们来了解一下常见的坐标系。
地球是一个复杂的三维球体，在测绘中我们需要将其简化为二维平面来表示。
为此，人们开发了各种各样的坐标系。
最常见的是地理坐标系和投影坐标系。
地理坐标系以地球的经度和纬度作为坐标来表示地点的位置。
经度是指一个位置相对于地球上的子午线的角度，范围从-180度到180度。
纬度是指一个位置相对于赤道的角度，范围从-90度到90度。
地理坐标系非常适合描述较大范围的地理位置，比如国家、大洲、全球等。
然而，由于地球不是一个完美的球体，而是稍微扁平的。
所以地理坐标系并不适合描述局部地区的位置。
在局部地区，我们更常用的是投影坐标系。
投影坐标系通过将地球表面投影到一个平面上来表示地点的位置。
最常见的投影方法是经纬度投影。
这种方法将地球的经纬度网格映射到一个平面上，以实现局部位置的表示。
常见的经纬度投影有墨卡托投影、兰伯特投影和正轴等距投影等。
当需要在不同坐标系之间进行转换时，我们需要使用坐标转换方法。
常见的坐标转换方法有三角法、相似变换和大地测量等。
三角法是一种基础的坐标转换方法，它使用三角形相似性定理来计算两个坐标系之间的转换参数。
这种方法在测量小范围地区时非常实用，但对于大范围地区的坐标转换则会产生较大的误差。
相似变换是一种更复杂的坐标转换方法，它使用不同比例尺的相似形状来表示两个坐标系之间的转换。
这种方法适用于小范围和中等范围的坐标转换，但对大范围地区的转换也会有误差。
大地测量是一种比较准确的坐标转换方法，它基于地球的椭球体形状和地球椭球体的参数来计算坐标之间的转换。
大地测量方法适用于任意范围的坐标转换，但计算复杂度较高。
除了以上介绍的常用坐标系和坐标转换方法，还有一些其他的坐标系统和转换方法。
测量中的常用坐标系及坐标转换概述
三、坐标转换
5、高斯投影的邻带换算
应用高斯投影正反算公式间接进行换带计算：实质是把椭球 面上的大地坐标作为过渡坐标，首先把某投影带（比如I带）内 有关点的平面坐标（x，y） I ，利用高斯投影反算公式换算成椭球 面上的大地坐标（B ，ι），进而得到L=L10+ ι，然后再由大地坐 标（B ，ι），利用投影正算公式换算成相邻带第Ⅱ带的平面坐标 （x，y） Ⅱ，在这一步计算中，要根据第Ⅱ带的中央子午线L20来 计算经差ι，此时ι=L- L20
大地高H：某点沿投影方向到基准面（参考椭球面）的距离。
在大地坐标系中，某点的位置用（B ， L，H）来表示。
二、测量中的各种坐标系
2、空间直角坐标系
定义：以椭球体中心为原点，起始子午面与赤道面交线为X轴，在赤 道面上与X轴正交的方向为Y轴，椭球体的旋转轴为Z轴。
在空间直角坐标系中，某点的位置用（X，Y，Z）来表示。
二、测量中的各种坐标系
3、平面直角坐标系
在小区域进行测量工作若采用大地坐标来表示地面点位置是不方便的， 通常采用平面直角坐标系。 测量工作以x轴为纵轴，以y轴为横轴 投影坐标：为了建立各种比例尺地形图的控制及工程测量控制，一般应 将椭球面上各点的大地坐标按照一定的规律投影到平面上，并以相应的 平面直角坐标表示。
三、坐标转换
3、大地坐标同空间直角坐标的变换
X N cos B cos L Y N cos B sin L Z N (1 e 2 ) sin B
三、坐标转换
4、大地坐标与高斯平面坐标的变换
将大地坐标转换为高斯平面坐标，按照高斯投影正算公式 进行。
高斯投影正算公式：
x X 0 0.5 N sin B cos B l 2 y N cos B l 1 / 6 N cos3 B l 3 (1 t 2 2 )
测绘技术中常见的坐标系统及其转换方法
测绘技术中常见的坐标系统及其转换方法导语：测绘技术是以获取、处理、分析地理空间数据为基础的专业领域，而坐标系统则是测绘技术中的重要概念。
本文将介绍测绘技术中常见的坐标系统及其转换方法，以帮助读者更好地理解和应用测绘技术。
1. 地理坐标系统地理坐标系统是测绘技术中最常见的坐标系统之一。
它使用经度和纬度来描述地球上的位置。
经度表示地球表面上一个点位于东西方向上的角度，纬度表示位于南北方向上的角度。
这种坐标系统常用于地图制作、导航等领域。
2. 平面坐标系统平面坐标系统是测绘技术中另一种常见的坐标系统。
它将地球表面分为各种局部平面，在每个局部平面上使用平面坐标来描述位置。
不同的平面坐标系统有不同的坐标原点和坐标轴方向，但都以米为单位。
这种坐标系统常用于城市规划、土地管理等领域。
3. UTM坐标系统UTM坐标系统（通用横轴墨卡托投影坐标系统）是一种常用的平面坐标系统。
它将地球表面划分为60个横向带和20个纵向带，每个带的中央子午线用作坐标原点。
该坐标系统使用东北方向的坐标来描述位置，其中东方向的坐标称为Easting，北方向的坐标称为Northing。
UTM坐标系统广泛应用于测绘工程、导航和地理信息系统等领域。
4. 地方坐标系统地方坐标系统是一种根据具体地方特性而设定的坐标系统，在特定地区使用。
不同地方坐标系统可能使用不同的投影方法和坐标单位。
例如，中国在大范围地图制作和测绘工程中使用的是高斯-克吕格投影坐标系统，以保证地图坐标的准确性。
地方坐标系统在局部区域的测绘和工程项目中具有重要作用。
5. 坐标系统转换方法坐标系统转换是测绘技术中常见且必要的操作。
由于不同坐标系统使用不同的参考标准和投影方法，经纬度与平面坐标之间的转换需借助转换方法。
常见的坐标系统转换方法包括大地坐标系向平面坐标系的转换、不同平面坐标系之间的转换等。
大地坐标系向平面坐标系的转换通常需要根据椭球体参数进行计算。
这种转换方法常用于将GPS采集的经纬度坐标转换为所需的平面坐标。
在测绘过程中如何处理不同坐标系统和坐标转换
在测绘过程中如何处理不同坐标系统和坐标转换测绘是一项十分重要的技术活动，它涉及到地理信息的收集、分析和展示。
在测绘的过程中，经常会涉及到不同坐标系统和坐标转换的问题。
本文将探讨在测绘过程中如何处理不同坐标系统和坐标转换的方法和技巧。
一、主流的坐标系统在测绘领域，我们常用的坐标系统主要有大地坐标系统和平面坐标系统。
大地坐标系统是基于球体或椭球体的地理坐标系统，如经纬度坐标系统。
平面坐标系统是指在某个平面上的坐标系，如高斯坐标系、UTM坐标系等。
二、坐标系统的选择在测绘过程中，我们需要根据具体的需求和对象来选择合适的坐标系统。
如果是进行地图绘制，通常会选择平面坐标系统，因为平面坐标系统的投影方式可以更好地适应地图的展示。
而如果是进行地理分析或导航定位，通常会选择大地坐标系统，因为大地坐标系统可以更准确地表示地球上的位置。
三、坐标转换的重要性由于不同国家、不同地区、不同测绘方法采用的坐标系统可能不同，所以在进行测绘工作时，可能会遇到不同坐标系统之间的转换问题。
坐标转换的目的是将一个坐标点从一个坐标系统转换到另一个坐标系统，以实现不同坐标系统之间的数据互通。
四、坐标转换的方法和技巧坐标转换的方法有很多种，选择合适的方法需要考虑不同坐标系统之间的差异以及转换的准确性要求。
常见的坐标转换方法包括：参数转换法、数学模型转换法和多点转换法。
在进行坐标转换时，我们需要考虑转换的准确性。
一般来说，转换结果的准确性取决于参考点的准确性、转换方法的精度以及转换过程中可能存在的误差。
为了提高转换的准确性，我们可以采用多点转换的方法，通过多个已知坐标点的转换来提高整体的准确性。
此外，还可以借助现代测绘技术，如全球定位系统（GPS）、惯性导航系统（INS）等，来获取高精度的坐标数据，以提高坐标转换的准确性。
五、坐标转换的注意事项在进行坐标转换时，我们还需注意一些事项，以确保转换结果的准确性和可靠性。
首先，我们需要了解原始数据的坐标系统。
GPS测量中坐标系统及坐标系的转换
２．１ ＷＧＳ－８４坐标系 ＷＧＳ－８４坐标系是目前ＧＰＳ所采用的坐
标系统，ＧＰＳ所发布的星历参数就是基于此 坐标系统的。 ＷＧＳ－８４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坐标系统由美国国 防部制图局建立，于１９８７年取代了当时ＧＰＳ所采用的 坐标系统－ＷＧＳ－７２坐标系统而成为ＧＰＳ的所使用的坐 标系统。ＷＧＳ－８４坐标系的坐标原点位于地球的质心， Z轴指向ＢＩＨ１９８４．０定义的协议地球极方向，X 轴指向 ＢＩＨ１９８４．０的启始子午面和赤道的交点，Y 轴与X 轴和 Z轴构成右手系。采用椭球参数为： a ＝ ６ ３７８ １３７ｍ， f ＝ １／２９８．２５７ ２２３ ５６３。 ２．２ １９５４年北京坐标系
３ 坐标系统的转换
在工程应用中使用ＧＰＳ卫星定位系统采集到的数 据是ＷＧＳ－８４坐标系数据，而目前我们测量成果普遍使 用的是以１９５４年北京坐标系或是地方（任意）独立坐 标系为基础的坐标数据。因此必须将ＷＧＳ－８４坐标转换 到ＢＪ－５４坐标系或地方（任意）独立坐标系。
目前一般采用布尔莎公式（七参数法）完成
转换成工程所需坐标的过程。将空间直角坐标系转换成大地坐标系，得到大地坐标，转换成任意独立坐标系，得到独立坐标。
关键词： ＧＰＳ；坐标系统；坐标系；转换
中图分类号：Ｐ２７
文献标识码：Ａ
１ 概述ＧＰＳ及其应用
ＧＰＳ即全球定位系统（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）是美国从２０世纪７０年代开始研制， 历时２０年，耗资２００亿美元，于１９９４年全面 建成的卫星导航定位系统。作为新一代的卫 星导航定位系统经过２０多年的发展，已成为 在航空、航天、军事、交通运输、资源勘 探、通信气象等所有的领域中一种被广泛采 用的系统。我国测绘部门使用ＧＰＳ也近十年 了，它最初主要用于高精度大地测量和控制 测量，建立各种类型和等级的测量控制网， 现在它除了继续在这些领域发挥着重要作用 外还在测量领域的其它方面得到充分的应 用，如用于各种类型的工程测量、变形观 测、航空摄影测量、海洋测量和地理信息系 统中地理数据的采集等。ＧＰＳ以测量精度高； 操作简便，仪器体积小，便于携带； 全天候 操作；观测点之间无须通视；测量结果统一在 ＷＧＳ８４坐标下，信息自动接收、存储，减少 繁琐的中间处理环节、高效益等显著特点，赢 得广大测绘工作者的信赖。
测绘中常用的坐标系统及转换方法
测绘中常用的坐标系统及转换方法导读：在测绘领域中，坐标系统的运用至关重要，它能够有效地描述和定位地球上各个点的位置信息。
本文将介绍测绘中常用的坐标系统及其转换方法，帮助大家更好地了解和应用于实际工作中。
一、经纬度坐标系统经纬度坐标系统是最常见的一种坐标系统，它通过经度和纬度来描述地球上任意一点的位置。
经度是指地球表面上某点与本初子午线之间的角度差，以东西向“0度”为基准，以东经为正，西经为负；纬度则是指地球表面上某点到地球赤道的角度，以南北向“0度”为基准，以北纬为正，南纬为负。
经纬度坐标系统能够提供全球范围内的位置信息，适用于大范围的测绘工作。
二、高斯-克吕格坐标系高斯-克吕格坐标系是一种局部坐标系统，它在特定地理区域内广泛应用。
该坐标系将地球表面划分为多个几何体，每个几何体都有自己的映射关系。
当我们需要对局部区域进行高精度的测绘时，常常会选用高斯-克吕格坐标系。
该坐标系能够提供相对准确的位置信息，适用于工程测绘、地方测绘等领域。
三、UTM坐标系统UTM坐标系统全称为通用横轴墨卡托投影坐标系统（Universal Transverse Mercator），它根据地球表面的椭球形状进行投影，将地球表面划分为多个投影带，每个投影带都有自己的中央经线。
UTM坐标系统的特点是误差小、操作简单，适用于中小范围的测绘工作。
UTM坐标系统广泛应用于土地测绘、城市规划等领域。
四、坐标系统的转换方法在实际测绘工作中，我们经常需要在不同的坐标系统之间进行转换。
以下介绍几种常用的坐标系统转换方法。
1. 七参数法：七参数法是一种基于旋转、平移和尺度变换的坐标系统转换方法。
它利用已知相对控制点的坐标信息，在两个坐标系统之间进行坐标转换。
这种方法适用于大范围、高精度的测绘工作。
2. 四参数法：四参数法是一种基于平移和尺度变换的坐标系统转换方法。
它通过确定两个坐标系统之间的平移和尺度变化关系，将坐标值从一个系统转换到另一个系统。
常用坐标系介绍及变换
➢ GPS定位采用坐标系： 在GPS定位测量中，采在空用间的两位类置和坐方标向应系保持，不变，
或仅作匀速直线运动。
即天球坐标系与地球坐标系，两坐标系的坐 标原点均在地球的质心，而坐标轴指向不 同。天球坐标系是一种惯性坐标系，其坐标 原点及各坐标轴指向在空间保持不变，用于 描述卫星运行位置和状态。地球坐标系随同 地球自转，可看作固定在地球上的坐标系， 用于描述地面观测站的位置。
长半轴： （m） 扁率： 1：298.3
BJ54可归结为： a．属参心大地坐标系； b．采用克拉索夫斯基椭球的两个几何参数； c. 大地原点在原苏联的普尔科沃； d．采用多点定位法进行椭球定位； e．高程基准为 1956年青岛验潮站求出的黄海平
均海水面。
f．高程异常以原苏联 1955年大地水准面重新平 差结果为起算数据。按我国天文水准路线推算而得 。
➢ 为什么选用空间直角坐标系？ 任一点的空 间位置可由该点在三个坐标
面的投影（X，Y，Z）唯一地确定，通过坐 标平移、旋转和尺度转换，可以将一个点的 位置方便的从一个坐标系转换至另一个坐标 系。与某一空间直角坐标系所相应的大地坐 标系（B，L，H），只是坐标表现形式不 同，实质上是完全等价的，两者之间可相互 转化。
几何定义：
ZWGS84
原点—在地球质心
BIH定义的
Z轴—指向 BIH 1984.0 零子午圈
定义的协议地球 （1984.0）
P
N
CTP
赤道
平面
(CTP）方向。
X轴—指向BIH 1984.0
O
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。
E
YWGS8
4
XWGS84
了解测绘坐标系统与坐标系转换
了解测绘坐标系统与坐标系转换测绘是一门关于地理空间信息的科学，它在现代社会中扮演着重要的角色。
在地理信息系统、导航系统、地图制作和土地管理等领域，测绘技术被广泛应用。
在测绘中，坐标系统和坐标系转换是至关重要的概念。
测绘坐标系统是一种用于确定地球表面上任意点位置的坐标系统。
常见的测绘坐标系统有大地坐标系统和平面坐标系统。
大地坐标系统是以地球建模为基础的，通过经度、纬度和大地高确定地球上的任意一点。
平面坐标系统则是在局部区域内将地球表面近似为平面，在这种坐标系统中，坐标以东、北和高程值表示。
大地坐标系统具有全球一致性和准确性的优势，但对于局部区域的测量和计算来说，平面坐标系统更加方便。
然而，由于地球不是完全球形，所以在坐标系统之间存在着复杂的转换关系。
坐标系转换是将一个坐标系的坐标转换为另一个坐标系的过程。
例如，经纬度坐标转换为平面坐标，或者两个不同的平面坐标系之间的转换。
坐标系转换的过程中，需要考虑到地球椭球体的形状、参数以及投影方式等因素。
在实际的测绘工作中，经常需要将不同坐标系统下的数据进行整合和分析。
这就要求我们了解并熟练掌握坐标系转换的方法和技巧。
一种常见的坐标系转换方法是大地坐标系转换为平面坐标系。
这个过程涉及到经纬度的转换、大地高到高程的转换以及大地坐标到平面坐标的投影转换。
在进行这些转换时，需要使用到大地测量学和地图投影学的相关知识。
在大地测量学中，经纬度的转换是一个复杂而有挑战性的过程。
由于地球的不规则形状，无法直接将经纬度转换为平面坐标。
常用的经纬度转平面坐标的方法有高斯投影法、麦卡托投影法和正轴等角圆锥投影法等。
高斯投影法是将地球表面的经纬度坐标投影到柱面上，再将柱面展开成平面，从而实现坐标转换。
麦卡托投影法是将地球表面的经纬度坐标投影到圆柱面上，然后再展开成平面。
正轴等角圆锥投影法则是将地球表面的经纬度坐标投影到圆锥面上，并展开成平面。
大地高和高程的转换也是重要的坐标系转换过程。
测绘中的常见坐标系统与坐标转换方法
测绘中的常见坐标系统与坐标转换方法引言测绘是一门关乎地理空间的学科，它广泛应用于地理信息系统、导航系统和工程建设等领域。
在测绘中，坐标系统是至关重要的，它用于描述地球上的点的位置。
在本文中，我们将介绍测绘中常见的坐标系统以及常用的坐标转换方法，希望能对读者有所帮助。
1. 地理坐标系统地理坐标系统基于地球的表面，并使用经度和纬度来表示地球上的点的位置。
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。
地理坐标系统是一种全球通用的坐标系统，它适用于大范围的地理空间数据表示。
2. 平面坐标系统平面坐标系统基于平面几何学的原理，并使用笛卡尔坐标系来表示地球上的点的位置。
平面坐标系统适用于小范围的地理空间数据表示，例如城市规划和工程测量。
常见的平面坐标系统包括UTM坐标系统和高斯-克吕格坐标系统。
2.1 UTM坐标系统UTM坐标系统是一种通用的平面坐标系统，广泛用于全球的测绘工作中。
它将地球划分为60个纵向带和北方带，每个纵向带宽度6度。
UTM坐标系统采用笛卡尔坐标系，将地球上的点通过纵向带号、东方向的坐标和北方向的坐标来表示。
在实际应用中，UTM坐标系统经常与地理坐标系统进行转换。
2.2 高斯-克吕格坐标系统高斯-克吕格坐标系统是一种在中国常用的平面坐标系统，它将中国划分为带状区域，每个区域使用不同的投影方式来表示地球上的点的位置。
高斯-克吕格坐标系统适用于中国范围内的测绘工作，常用于土地管理、地形测绘和制图工作。
在高斯-克吕格坐标系统中，点的位置通过带号、东方向的坐标和北方向的坐标来表示。
3. 坐标转换方法坐标转换是将一个坐标系统的坐标转换为另一个坐标系统的坐标的过程。
在实际测绘工作中，经常需要进行坐标转换，以便将不同坐标系统下得到的数据进行统一处理。
3.1 地理坐标到平面坐标的转换将地理坐标转换为平面坐标可以采用大地坐标转换为平面坐标的方法。
这一过程涉及到大地椭球体的参数、投影方式和转换公式等。
坐标系种类及坐标转换
坐标系种类及坐标转换坐标系是一种用于描述和定位空间中点的系统。
它将一个点与一组数值或坐标相关联，以便可以在平面或空间中准确地表示该点。
不同的坐标系适用于不同的应用和领域，因此掌握坐标系及其之间的转换对于地理、几何、物理等学科非常重要。
常见的坐标系有：直角坐标系、极坐标系、球坐标系、大地坐标系等。
直角坐标系是最为常见和常用的坐标系之一、它由两条垂直的坐标轴组成，分别称为x轴和y轴。
每个点在这个坐标系中可以用一个有序对(x,y)表示，其中x是点到y轴的有向距离（也称为横坐标），y是点到x轴的有向距离（也称为纵坐标）。
直角坐标系可用于描述平面几何问题，如图形的位置、长度、面积等。
直角坐标系与极坐标系之间可以进行坐标转换。
极坐标系用一个点到极点的距离和该向量与极轴的夹角来表示一个点。
极坐标系可以用于描述径向对称问题，如圆形、螺旋线和角度测量等。
通过将直角坐标系中的点(x,y)转换为极坐标系，可以使用极径(r)和极角(θ)来描述这个点。
其中，r表示点到原点的距离，θ表示点与正x轴之间的夹角。
转换公式为：r=√(x^2+y^2)θ = arctan(y / x)由于球体的表面是不规则的，所以球面上的点描述需要使用球坐标系。
球坐标系由一个点到球心的距离、该点与正z轴之间的夹角和该向量的方位角来表示。
球坐标系通常在物理学、灵活性建模、导航等领域中使用。
球坐标系的转换公式为：ρ=√(x^2+y^2+z^2)θ = arccos(z / ρ)φ = arctan(y / x)大地坐标系是一种用于地理测量和导航的坐标系。
它将地球视为椭球体，由纬度、经度和高度来表示地球上的点。
纬度是地球表面点与赤道之间的夹角，而经度是该点与本初子午线的夹角。
经度和纬度以度数表示。
大地坐标系的转换公式可以由大地测量学理论推导得出。
除了上述常见的坐标系外，还有一些特殊的坐标系，如本经纬度坐标系、笛卡尔坐标系、极策坐标系等，它们在特定的领域或问题中有着特殊的应用。
国内常用的坐标系统及转换问题.ppt
分带投影：
分带投影
为了控制长度变形，将地球椭球面按一定的经度差分成若干投影带。带宽 一般为经差6°或3°，分别称为6°带或3°带。
分带和坐标系统的确定
X 轴： （以当地中央子午线确定） Y 轴： （赤道不变）
如何计算当地的中央子午线
首先确定您的直角坐标系统是3度带还是6度 带投影。 然后再根据如下公式推算： 6度带中央子午线计算公式： 当地经度/6=N；中央子午线L=6 X N 当没有除尽，N有余数时，中央子午线 L=6 X N - 3 3度带中央子午线计算公式： 当地经度/3=N；中央子午线L=3 X N
GPS定位与坐标系统
目录
概述 地理坐标系统 平面直角坐标系统
我们生活的地球
测绘的意义
将地球表面的地物和 地貌测绘成地形图 方便管理 方便查询 方便规划
地球表面
大 地 水 准 面
大地水准面
地球表面 低密度矿体
高密度矿体
GPS的现实意义
GPS从测绘来讲是野外测
量人员获得地面位置的
工具。
GPS测量所要解决的问题
500km，，并在Y坐标前冠以带号 如:某点P的坐标p( 3467668.988,19668533.165)
P点实际坐标p(3467668.988,668533.165)，
O Y
500Km
在6度分带的19带。
S
投影参数总结
当地中央子午线 东偏500公里 尺度比：默认为1
坐标系统
一个地球 不同的椭球表示（克拉索夫斯基椭球，84椭球）
不同的坐标系（北京54，WGS84等）
坐标系统
参考椭球
—WGS84椭球 —北京54椭球 —西安80椭球
投 影（平面坐标） 高斯-克吕格投影 （北京54和西安80平面
测绘中常用坐标系统及其转换方法
测绘中常用坐标系统及其转换方法近年来，随着跨国工程和地理信息系统应用的普及，测绘中常用的坐标系统及其转换方法成为了研究的热点。
本文将为大家介绍几种常见的坐标系统以及它们之间的转换方法。
一、WGS 84坐标系统WGS 84坐标系统是全球卫星定位系统（GPS）所采用的坐标系统，它以地球椭球体为基准，采用经度和纬度坐标来表示地理位置。
在跨国工程和导航应用中，许多国家和地区广泛使用WGS 84坐标系统。
但是，由于国际及各国国家大地测量资料的差异，不同国家或地区的WGS 84数据存在一定的偏差。
二、北京 54坐标系统北京 54坐标系统是中国国家采用的一种大地坐标系统，它以北京天文台的位置为基准点，通过经度和纬度坐标来确定地理位置。
北京 54坐标系统在中国领土内广泛应用于测绘工作，包括土地管理、水利工程等。
在进行国内跨省、跨市工程规划时，需要进行坐标转换以适应不同的区域。
三、UTM坐标系统UTM（通用横轴墨卡托投影）是一种经常被用于工程测绘中的坐标系统。
UTM坐标系统将地球表面分割成60个地带，每个地带都有一个投影中心线。
在每个地带内，以该地带中心线为基准，通过东西方向的距离和南北方向的距离来表示地理位置。
UTM坐标系统在工程和军事方面得到了广泛应用，特别是在大规模地图制作和测量工作中。
四、坐标系统的转换方法在跨国工程和跨区域测绘中，不同坐标系统之间的转换是必不可少的。
以下是几种常见的坐标系统转换方法：1. 参数转换法参数转换法是通过一定的数学模型，将源坐标系的坐标转换为目标坐标系的坐标。
这种方法适用于地理坐标系和投影坐标系之间的转换，转换的准确性取决于选取的转换模型。
2. 数据库转换法数据库转换法通过建立坐标系统转换的数据库，存储源数据与目标数据的对应关系。
当需要进行坐标转换时，通过查询数据库获取对应的转换参数进行计算。
3. 综合转换法综合转换法是结合参数转换法和数据库转换法的优点，综合利用数学模型和数据库查询实现坐标系统之间的转换。
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三、我国常用的测量坐标系统
几种地球椭球参数：
克拉索夫斯基椭球 1975国际椭球 6378140 6356755.2881575287 6399596.6519880105 1/298.257 0.006694384999588 0.006739501819473 WGS-84系椭球 6378137 6356752.3142 6399593.6258 1/298.257223563 0.0066943799013 0.00673949674227
大地高度是空间的点沿参考
椭球的法线方向与参考椭球 面的距离。 13
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二、测量坐标系的分类
大地坐标系采又称地理坐标系，可以表示地球上任何一点
的位置。
通过格林尼治天文台子午环中心的子午线作为本初子午
线。
参考椭球不同得到的经纬度也是不一样的。
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二、测量坐标系的分类
（2）空间直角坐标系
坐标原点位于参考椭球的
中心。
X 轴指向起始子午面与赤道
的交点；
Z轴指向参考椭球的北极 Y 轴位于赤道面上，且按右
手系与X轴成90°夹角。
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二、测量坐标系的Biblioteka 类（3）平面直角坐标投影变换，将空间坐标 通过某种数学变换映射 到平面上，这种变换又 称投影变换。 投影变换有很多，如 UTM投影、Lambuda 投影等，在我国采用的 最多的是高斯克吕格投 影。
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二、测量坐标系的分类
2、地球坐标系
地球坐标系根据原点的不同，即参考椭球的不
同分为地心坐标系和参心坐标系。
以上两类都有以下几种表达方式：
空间大地坐标系，即大地经纬度（B,LH）形式； 空间直角坐标系，即三维空间坐标（X,Y,Z）形式； 投影平面直角坐标系，即二维平面坐标（x，y，h）形式
当测区的平均高程为H时，控制点间在H高程面上的水平距离
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三、我国常用的测量坐标系统
（四）、地方独立坐标系
地方独立坐标系是一种高斯平面直角坐标系； 在小范围的城市测量和工程测最中，为了减小投影变形一般
采用地方独立坐标系；
中央子午线选在该测区的中心，投影面选在测区的平均高程
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二、测量坐标系的分类
目前主要的地心坐标系
坐标系 a (m)
f
1:298.25722
1:298.25722 1:298.25784
GM (m3 / s 2 )
3986004 .418108
3986004 .418108
3986004 .4 108
(rad / s)
7.292115 105
地心坐标系和参心坐标系的区别
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二、测量坐标系的分类
（1）地心坐标系
建立一个地心坐标系，通常包括以下几个内容：
确定地球椭圆体：它的大小和形状要同大地球体最佳吻合； 地心的定位和定向：坐标系原点位于地球(含海洋和大气)的质 心，定向为国际时间局(BIH)测定的某一历元的协议地极 (CTP)和零子午线； 采用广义相对论下某一局部地球框架内的尺度作为测量长度的 尺度。
a b c f e2 e’2
6378245 6356863.0187730473 6399698.9017827110 1/298.3 0.006693421622966 0.006738525414683
我国所采用的的1954年北京坐标系应用的是克拉索夫斯基椭球参数；以后 采用的1980国家大地坐标系应用的是1975国际椭球参数；而GPS应用的是WGS84系椭球参数。
三、我国常用的测量坐标系统
（二）、1954年北京坐标系
1954年北京坐标系是一个参心大地坐标系。
采用克拉索夫斯基椭球的两个儿何参数； 大地原点在原苏联的普尔科沃；
采用多点定位法进行椭球定位；
高程基准为1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面； 高程异常以原苏联1955年大地水准面重新平差结果为起算数
地起始子午面平行于格林尼治平均天文台的子午面；
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三、我国常用的测量坐标系统
（四）、地方独立坐标系
在许多城市测量与工程测量中，如果直接在国家坐标系中
建立控制网，则存在如下问题：
受起算数据影响较大； 当测区离分带中央子午线较远时，其长度变形较大(大比例尺
图上的距离或按平面坐标反算得到的距离，与实地直接测定 的跟离相差较大； D归算到参考椭球面上的长度会缩短；
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四、坐标系统的转换
一、坐标转换的基本概念 1、坐标转换的基本概念 坐标转换是测绘实践中经常遇到的重要问题之一。 坐标转换通常包含两层含义：坐标系变换和基准变换。 （1）坐标系变换： 就是在同一地球椭球下，空间点的不同坐标表示形式间进行变换。包括 大地坐标系与空间直角坐标系的相互转换、空间直角坐标系与站心坐标 系的转换、以及大地坐标系与高斯平面坐标系的转换（即高斯投影正反 算） （ 2） 基准变换：
二、测量坐标系的分类
2、地球坐标系
三种表达形式： （1）空间大地坐标系（地理坐标系）
空间大地坐标系采用大地纬度（ B ）、大地经度（ L ）和
大地高来描述空间位置。
大地经度是空间的点与参
考 椭球的自转轴法线与参 考椭球的起 始子午面的夹 角。 大地纬度是空间的点沿参考 椭球面的法线与赤道面的夹 角。
大地测量学与测量工程专业
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四、坐标系统的转换
二、基准转换的模型
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三、我国常用的测量坐标系统
我国常用的测量坐标系统有：
WGS-84世界大地坐标系 1954年北京坐标系
（The WGS-84 Coordinate System）
（Beijing Geodetic Coordinate System 1954）
1980国家大地坐标系 地方独立地坐标系
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二、测量坐标系的分类
（1）天球球面坐标系
原点：地球质心 赤经α：天体子午面与春分点子午面的夹角 赤纬δ：天体与地心联线和天球赤道面的夹角面的夹角 向径r：天体与地心的距离
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二、测量坐标系的分类
（2）天球空间直角坐标
原点：地球质心 Z轴：指向北天极 X轴：指向春分点 Y轴：与X、Z轴构成右手坐标系
平面直角坐标系是利用
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三、我国常用的测量坐标系统
坐标系统由坐标系和基准两方面要素构成。
坐标系是指描述空间位置的表达形式。
WGS-84、北京54、西安80都可以用（B,L,H）和（X,Y,Z）表示。
基准是指为描述空间位置而定义的点线面。
大地测量基准是指用以描述地球形状的地球椭球参数，包含描述 地球椭球几何特征的长短半轴和物理特征的有关参数、地球在空间 的定位及定向以及描述这些位置所采用的单位长度的定义 。
BIH1984.0 定义的（ CTP ）方向。
X轴指向BIH1984.0定义的零度子
午面和（CTP）赤道的交点。
Y轴构成右手坐标系。
注:GPS直接提供的坐标是（B,L,H）; BIH( Bureau International de l'Heure)国际时间服务机构; CTP(Conventional Terrestrial Pole)协议地级 2015-1-31 19
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二、测量坐标系的分类
2、地球坐标系
地心坐标系：坐标原点位于地球质心
地心坐标系适用于全球应用
参心坐标：坐标原点不位于地球质心
参心坐标系适用于局部应用
有利于局部大地水准面与参考椭球面符合更好 保持国家坐标系的稳定
有利于参心坐标系的保密
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二、测量坐标系的分类
注:以上是标准名称。
（National Geodetic Coordinate System 1980）
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三、我国常用的测量坐标系统
（一）、 WGS-84坐标系
WGS-84坐标系是一个地心坐标系。由美国国防部制图
局建立，于1987年取代了WGS-72坐标系。
原点是地球的质心。 空 间 直 角 坐 标 的 Z 轴 指 向
据；
按我国天文水准路线推算而得。
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三、我国常用的测量坐标系统
（三）、1980国家大地坐标系
1980国家大地坐标系是一个参心大地坐标系。
采用的国际大地测量和地球物理联合会于1975年推荐的椭球
参数；
大地原点位于我国陕西省径阳县永乐镇；
椭球面同大地水准面在我国境内最为拟合； 大地高程基准采用1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面； 椭球定向明确，其短轴指向我国地极原点 JYD1968.0 方向，
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四、坐标系统的转换
二、坐标系转换的模型
（1）大地坐标系转换为空间直角坐标系（BLH→XYZ）
在相同的基准下，将大地坐标系转换为空间直角坐标系。公式为
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四、坐标系统的转换
二、坐标系转换的模型
（2）空间直角坐标系转换为大地坐标系（ XYZ → BLH ）
在相同的基准下，将大地坐标系转换为空间直角坐标系。公式为：
是指空间点在不同的地球椭球见的坐标变换。可用空间的三参数或七参 数实现不同椭球间空间直角坐标系或不同椭球见大地坐标系的转换。
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