大地坐标转换平面坐标

大地(高斯平面)坐标系工程坐标系转换 大地坐标系--->工程坐标系

======================== 待转换点为P，大地坐标为：Xp、Yp 工程坐标系原点o: 大地坐标：Xo、Yo 工程坐标：xo、yo

工程坐标系x轴之大地方位角：a dX=Xp-Xo dY=Yp-Yo

P点转换后之工程坐标为xp、yp: xp=dX*COS(a)+dY*SIN(a)+xo yp=-dX*SIN(a)+dY*COS(a)+yo 工程坐标系--->大地坐标系

======================== 待转换点为P，工程坐标为：xp、yp 工程坐标系原点o: 大地坐标：Xo、Yo 工程坐标：xo、yo

工程坐标系x轴之大地方位角：a dx=xp-xo dy=yp-yo

P点转换后之工程坐标为xp、yp: xp=Xo+dx*COS(a)-dy*SIN(a) yp=Yo+dx*SIN(a)+dy*COS(a) 坐标方位角计算程序 置镜点坐标：ZX ZY 后视点坐标：HX HY 方 位 角：W 两点间距离: S Lb1 0←

｛A, B, C, D｝← A〝

〝HY=

ZX=

〞

〞

:B

〝∟

ZY=∟

〞

:C

〝

HX=

〞∟∟

:D∟∟

MAPGIS是国家科技部和建设部推广的国产GIS软件，是国内优秀GIS平台之一，目前在城市勘测单位使用越来越广泛，很多单位用它来做矢量化、数据编辑、入库的平台。但由于大部分城市勘测单位都是做1：500到1：2000的大比例尺地形图，对投影变换用的比较少，偶尔要用到地方坐标系和国家坐标系的转换，以及换带计算等就觉得非常困难，笔者经过大量的生产实践发现：巧用MAPGIS的投影变换不仅可以轻松解决各种坐标系之间的转换问题，还可以进行坐标展点及高斯坐标的正反算等，下面就对这些问题的参数设置、操作过程进行详细的说明。在具体说明之前，先对几个关键词的含义进行说明。地图投影即按某种数学规则将椭球球面上一点与地图平面上的一点相对应。地图投影的参数有椭球的长半径，短半径，扁率，第一偏心率，第二偏心率。数学规则有等角映射、等面积映射等。我国地图制图普遍采用的是高斯-克吕格（GAUSS-KRUGER）投影，它是一种等角横切椭圆柱投影，该投影以中央经线和赤道投影后为坐标轴，为控制长度变形，一般采取分带投影。我国1：2.5-1：50万的地形图均采用6度分带，1：1万及更大比例尺地形图采用3度分带。 MAPGIS的坐标系为数学坐标系，与投影平面直角坐标系中的X

测量程序设计 实验报告

换算

实验名称：大地坐标与空间直角坐标的

实验四 大地坐标与空间直角坐标的换算

一、实验目的

编写大地坐标与空间直角坐标相互转换的程序，并对格式化文件数据进行计算，验证程序。 二、实验内容：

1、大地坐标向空间直角坐标换算 转换公式：

x?(N?h)cosBcosLy?(N?h)cosBsinL （1） z?[N(1?e2)?h]sinB其中：L为经度，B为纬度，h为大地高，N?a1?esinB22为卯酉圈曲率半径，

e?a2?b2为第一偏心率，a为旋转椭球长半轴，b为短半轴。 aWGS84椭球参数：长半轴 a=6378137

扁率 f = 1/298.257223563

根据上式创建以geo2xyz命名的函数，函数输入输出格式为 [x, y, z] = geo2xyz (L, B, h) 2、空间直角坐标向大地坐标换算

根据式（1）推导大地坐标向空间直角坐标转换公式：

L?arctan(y/x)z?Ne2sinBB?arctan()

22x?yh?x2?y2?NcosBaz注意计算纬度时需要用到迭代，可用B?arctan

测量程序设计 实验报告

换算

实验名称：大地坐标与空间直角坐标的

实验四 大地坐标与空间直角坐标的换算

一、实验目的

编写大地坐标与空间直角坐标相互转换的程序，并对格式化文件数据进行计算，验证程序。 二、实验内容：

1、大地坐标向空间直角坐标换算 转换公式：

x?(N?h)cosBcosLy?(N?h)cosBsinL （1） z?[N(1?e2)?h]sinB其中：L为经度，B为纬度，h为大地高，N?a1?esinB22为卯酉圈曲率半径，

e?a2?b2为第一偏心率，a为旋转椭球长半轴，b为短半轴。 aWGS84椭球参数：长半轴 a=6378137

扁率 f = 1/298.257223563

根据上式创建以geo2xyz命名的函数，函数输入输出格式为 [x, y, z] = geo2xyz (L, B, h) 2、空间直角坐标向大地坐标换算

根据式（1）推导大地坐标向空间直角坐标转换公式：

L?arctan(y/x)z?Ne2sinBB?arctan()

22x?yh?x2?y2?NcosBaz注意计算纬度时需要用到迭代，可用B?arctan

原坐标系点位坐标转国家2000系指南

现有测绘成果转换到2000国家大地坐标系

技术指南

一、2000国家大地坐标系的定义

国家大地坐标系的定义包括坐标系的原点、三个坐标轴的指向、尺度以及地球椭球的4个基本参数的定义。2000国家大地坐标系的原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心；2000国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向，该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984.0的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转，X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000.0）的交点，Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。采用广义相对论意义下的尺度。2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数的数值为：

长半轴 a＝6378137m

扁率 f=1/298.257222101

地心引力常数 GM＝3.986004418×1014m3s-2

自转角速度 ω＝7.292l15×10-5rad s-1

其它参数见下表：

－12－

原坐标系点位坐标转国家2000系指南

采用2000国家大地坐标系后仍采用无潮汐系统。

二、点位坐标转

现有测绘成果转换到2000国家大地坐标系

技术指南

一、2000国家大地坐标系的定义

国家大地坐标系的定义包括坐标系的原点、三个坐标轴的指向、尺度以及地球椭球的4个基本参数的定义。2000国家大地坐标系的原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心；2000国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向，该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984.0的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转，X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000.0）的交点，Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。采用广义相对论意义下的尺度。2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数的数值为：

长半轴 a＝6378137m 扁率 f=1/298.257222101

地心引力常数 GM＝3.986004418×1014m3s-2 自转角速度 ω＝7.292l15×10-5rad s-1

其它参数见下表：

短半径b(m) 极曲率半径c (m) 第一偏心率e －12－

6356752.31414 6399593.62586 0.0818191

现有测绘成果转换到2000国家大地坐标系

技术指南

一、2000国家大地坐标系的定义

国家大地坐标系的定义包括坐标系的原点、三个坐标轴的指向、尺度以及地球椭球的4个基本参数的定义。2000国家大地坐标系的原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心；2000国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向，该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984.0的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转，X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000.0）的交点，Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。采用广义相对论意义下的尺度。2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数的数值为：

长半轴 a＝6378137m 扁率 f=1/298.257222101

地心引力常数 GM＝3.986004418×1014m3s-2 自转角速度 ω＝7.292l15×10-5rad s-1

其它参数见下表：

短半径b(m) 极曲率半径c (m) 第一偏心率e －12－

6356752.31414 6399593.62586 0.0818191

GPS坐标转换

1 坐标系统的介绍 1.1 WGS—84坐标系统

WGS—84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统，是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目前所使用的坐标系统。

WGS—84坐标系的坐标原点位于地球的质心，Z轴指向BIHl984.0定义的协议地球极方向，X轴指向BIHl984.0的起始子午面和赤道的交点，Y轴与X轴和Z轴构成右手系。WGS—84系所采用椭球参数为：a=6378138m；f=1／298.257223563。

1.2 1954年北京坐标系

1954年北京坐标系是我国目前广泛采用的大地测量坐标系。该坐标系源自于原苏联采用过的1942年普尔科夫坐标系。建国前，我国没有统一的大地坐标系统，建国初期，在苏联专家的建议下，我国根据当时的具体情况，建立起了全国统一的1954年北京坐标系。该坐标采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球，该椭球的参数为：a=6378245m；f=1／298.3。该椭球并未依据当时我国的天文观测资料

进行重新定位。而是由前苏联西伯利亚地区的一等锁，经我国的东北地区传算过来的，该坐标的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

坐标系转换问题

1.坐标系基础知识

1.1 1954年北京坐标系

1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京，而在前苏联的普尔科沃。相应的椭球为克拉索夫斯基椭球。

1954年北京坐标系建立以来，我国依据这个坐标系建成了全国天文大地网，完成了大量的测绘任务。但是随着测绘新理论、新技术的不断发展，人们发现该坐标系存在如下缺点：

（1）椭球参数有较大误差。克拉索夫斯基椭球参数与现代精确的椭球参数相比，长半轴约大109m。

（2）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的倾斜，在东部地区大地水准面差距最大达+68m。着使得大比例尺地图反映地图面的精度受到影响，同时也对观测元素的归算提出了严格要求。

（3）几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。我国在处理重力数据时采用赫尔默特1900~1909年正常重力公式，与这个公式相应的赫尔默特扁球不是旋转椭球，它与克拉索夫斯基椭球是不一致的，这给实际工作带来了麻烦。 （4）定向不明确。椭球短轴的指向既不是国际上比较普遍采用的国际协议（习用）原点CIO（Conventional International Origin），也不是我国地极原点

JYD1968.0；起

坐标系转换问题

1.坐标系基础知识

1.1 1954年北京坐标系

1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京，而在前苏联的普尔科沃。相应的椭球为克拉索夫斯基椭球。

1954年北京坐标系建立以来，我国依据这个坐标系建成了全国天文大地网，完成了大量的测绘任务。但是随着测绘新理论、新技术的不断发展，人们发现该坐标系存在如下缺点：

（1）椭球参数有较大误差。克拉索夫斯基椭球参数与现代精确的椭球参数相比，长半轴约大109m。

（2）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的倾斜，在东部地区大地水准面差距最大达+68m。着使得大比例尺地图反映地图面的精度受到影响，同时也对观测元素的归算提出了严格要求。

（3）几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。我国在处理重力数据时采用赫尔默特1900~1909年正常重力公式，与这个公式相应的赫尔默特扁球不是旋转椭球，它与克拉索夫斯基椭球是不一致的，这给实际工作带来了麻烦。 （4）定向不明确。椭球短轴的指向既不是国际上比较普遍采用的国际协议（习用）原点CIO（Conventional International Origin），也不是我国地极原点

JYD1968.0；起