坐标换算的基本公式(万能坐标转换软件)
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每个项目收集的资料不一定一致。 例如,坐标类型不同。 大地的经纬度坐标、平面坐标等,采用的椭圆体不同(坐标系不同)和投影方式不同等。 因此,坐标系的相互转换在项目中非常普遍,例如将大地坐标转换为平面坐标、平面坐标转换为空间直角坐标以及平面坐标转换为大地坐标。 介绍几个坐标变换的基本概念。
1.坐标系转换法
(1)空间直角坐标系
空间直角坐标系的坐标原点位于椭球体的中心,z轴指向椭球体的北极,x轴指向起始子午面与赤道的交点,y轴位于赤道面上,并且右手与x轴成90度角被剪切,某点的坐标通过该点在坐标系的各个坐标轴上的投影来表示。 可以如下图所示使用空间笛卡尔坐标系。
(2)大地坐标系
大地坐标系使用大地坐标系、经度和大地坐标系来描述空间位置。 纬度是空间点与参照椭圆体的法线和赤道面所成的角; 经度是空间点与椭球体自转轴所在面和椭球体起始子午面之间的夹角。 大地坐标是沿椭球体法线方向的空间点到椭球体的距离。
地面点的高程和国家高程基准
(a )绝对高程。 地面点沿垂线方向到大地平面的距离称为绝对高程或高程。 过去,我国以青岛验潮站(tide gauge station ) 1950~1956年观测成果求出的黄海平均海水面为海拔零点,“1956年黄海高程系”(Huanghai height system 1956水准的原点高程为72.289m 后来经过复查,发现该高程系的验潮资料时间太短,准确性较差,使用青岛验潮站1950~1979年的观测资料重新推算,命名为《1985年国家高程基准》(Chinese height datum 1985 )。 国家水准原点(leveling origin高程72.260m )设在青岛市观象山附近,为我国高程测量提供依据。 其标高值是将“1985年的国家标高基准”规定的平均海水面作为零点推算的。 使用原“1956年黄海高程系”高程成果时,请注意换算为新高程基准系统。
(b )相对高程。 地面点沿铅垂线方向到任意假想水准面的距离称为该点的相对标高,也称为假想标高。 在图L-5中,地面点a和b的相对高程分别为h’a和h’b。
(3)平面直角坐标
平面直角坐标:在任意假定坐标原点o的情况下,是独立的平面直角坐标系。 因为测量使用的方向是从北方(纵轴方向)顺时针方向以角度数数值) )象限也顺时针编号。 因此,如果调换数学上的平面正交坐标系(角的值从横轴的正方向逆时针计算)的x轴和y轴,数学上的三角函数的计算公式就可以直接用于测量数据的计算。
2.地心坐标系和参心坐标系
大地坐标系是固定在地球上,与地球一起旋转的非惯性坐标系。 大地坐标系根据其原点位置,分为地心坐标系和参心坐标系。 重力坐标系的原点与地球的重心一致,参考坐标系的原点与某个地区或国家采用的参考椭圆体的中心一致,通常与地球的重心不一致。 我国相继建立的1954年北京坐标系、1980西安坐标系和新1954年北京坐标系都是参心坐标系。 这些坐标系为我国经济社会发展和国防建设做出了重要贡献。 但是随着现代科学技术的发展特别是全球卫星定位技术的发展和应用世界上许多发达国家和中等发达国家早在几年前就开始使用地心坐标系
坐标转换的几个重要参数
33558www.Sina.com/:2:两个空间坐标系之间的旋转、平移和缩放生成这三个步骤所需的七个参数。 平移有三个变量Dx、Dy和DZ。旋转有三个变量,再加上比例比例,共有七个参数。
(1)七参数参数是同一椭圆体内不同坐标系之间变换的参数,其四个基本项分别与x平移、y平移、旋转角成正比。 从参数来看,四参数没有高程修正,适合平面坐标之间的转换。
(2)四参数 :假设要变换的坐标系XYZ的3个方向一致,我们只需平移就可以实现目标。 平移所需的参数只有三个。 如果缩放是1,则生成第三参数。 3参是7参的特例,回转为零,尺度为1。
(3)三参数:
3.常见的几种坐标转换类型
的常规变换需要首先确定变换参数,即椭圆体参数、大地坐标系标准(3度、6度)和中央子午线的经度。 椭球体参数是指平面直角坐标系采用的椭球体基准,对应不同的长短轴和扁平率。 绘制直角坐标系,可以写成(x z*acos,y z*asin) a,是参数。
(1)大地坐标(BLH)对平面直角坐标(XYZ)
由于测量坐标系和施工坐标系采用不同的标准,不同椭圆体之间的坐标变换在局部地区常用的方法是相似变换法,即利用局部分布比较合理、水平较高的共同点求解相应的变换参数。 一般来说,严密的是采用x平移、y平移、z平移、x旋转、y旋转、z旋转、尺度变化k这七个参数的相似变换法。 求7个参数,一个地区需要3个以上的已知点,如果地区范围不大,最远的点之间的距离在30Km以下。 这可以使用x平移、y平移、z平移这三个参数,但由于x旋转、y旋转、z旋转、比例变化k可以看作0,所以这三个参数只是七个参数的特例。
在使用参数进行坐标转换之前,请先明确以下内容:
(a )、四参数适用于小范围坐标变换,一般不超过30平方公里。
(b )、大面积坐标变换应采用七参数法。
(c )、求四个参数,需要至少两对共同点,求七个参数,需要至少三对共同点。
(d )、求七参数所采用的点,最好包括整个目标领域。