gis--基于vb的测量坐标系统的转换(编辑修改稿)

gis--基于vb的测量坐标系统的转换(编辑修改稿)内容摘要：

技术文件向世界各国有关机构公布 ITRFyy。 年序 yy指明了 ITRF 在框架形成过程中，使用的有效数据所至的最终年代，如 ITRF97 表明220 5Jc  8 以坐标和速率表示的框架，所利用的有效数据一直到 1997 年。 ITRF 采用了 VLB I（甚长基线干涉）、 SLR（激光测卫）、 LLR（激光测月）、DOR IS（多普勒卫星跟踪和无线电定位系统 ）和 GPS（全球定位系统）等多种空间大地测量技术，它是综合多个数据分析中心的解算结果，由一系列测站相对于某一参考历元的坐标和位移速度构成 ，即它是通过一组固定于地球表面而且只作线性运动的大地点的坐标及坐标变化速率组成。 、 BJ54 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。 该坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球，该椭球的参数为： a=6378245 f=1/ BJ54 坐标系的缺点： 自 P54 建立以来，在该坐标系内进行了许多地区的局部平差，其成果得到了广泛的应 用。 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： 椭球参数有较大误差。 克拉索夫斯基椭球差数与现代精确的椭球参数相比，长半轴约大 109m。 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 +60m。 这使得大比例尺地图反映地面的精度受到影响，同时也对观测量元素的归算提出了严格的要求。 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。 定向不明确。 椭球短半轴的指向既不是国际是普遍采用的国际协议（原点） CIO（ Conventional International Origin），也不是我国地极原点；起始大地子午面也不是国际时间局 BIH（ Bureau International de I Heure）所定义的格林尼治平均天文台子午面，从而给坐标换算带来一些不便和误差。 为此，我国在 1978 年在西安召开了 “ 全国天文大地网整体平 差会议 ” ，提出了建立属于我国自己的大地坐标系，即后来的 1980 西安坐标系。 但时至今日， 9 北京 54 坐标系仍然是在我国使用最为广泛的坐标系。 坐标系 1980 年西安大地坐标系统所采用的地球椭球参数采用了 IAG 1975 年的推荐值，它们是： a=6378140 f =1/ 大地原点：我国中部陕西泾阳县永乐镇。 椭 球的短轴平行于地球的自转轴（由地球质心指向 JYD 地极原点方向），起始子午面平行于格林尼治平均天文子午面，椭球面同似大地水 准面在我国境内符合最好，高程系统以 1956 年黄海平均海水面为高程起算基准。 因 1980 年国家大地坐标系天文大地网整体平差，而 1954 年北京大地坐标系属局部平差，使两系统的坐标值存在偶然差（也包括局部性系统差）。 两系统间的差异，使地形图圈廓线位置发生变化，按 1980 年国家大地坐标系测的图与按1954 年北京坐标系测的图，在接边处会产生裂隙，这给实际工作带来不便。 经分析，差值主要来自椭球参数和定位改变而产生的系统差部分。 、新 BJ54 坐标系 为此，有关部门提出，将全国天文大地网整体平差的结果，通过 1980 年国家大地坐标系的定位参数 dX、 dY、 dZ（表示克拉索夫斯基椭球中心相对于 1975年国际椭球中心的三个坐标分量）和与克拉索夫斯基椭球参数 da、 dα，整体换算到克拉索夫斯基椭球体上，形成一个新的坐标系。 有称为 54 向 80过渡坐标系，有的称 1954 年北京坐标系（整体平差转换值），但习惯上称新 1954 年北京坐标系。 椭球的几何参数与克氏椭球一样，而定位与定向的依据又完全与 80 坐标系一样。 新 54 与旧 54 比较：两系统同一点坐标的不同主要是由于一个是全国统一平差的结果，另一个是局部平差的结果。 新 54 与 80坐标系比 较：两系统同一点坐标的不同主要是由于两系统定义不同产生的系统差。 10 000000XYZ000xyzεεε、 CGCS2020 坐标系统 CGCS2020 是以 ITRF 参考框架为基准，通过我国 GPS 连续运行基准站、空间大地控制网以及天文大地网与空间大地网联合平差建立的地心大地坐标系统。 2020 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； 2020 国家大地坐标系的 Z 轴由原点指向历元 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 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 ）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。 地方独立坐标系 在生产实际中，我们通常把控制网投影到当地平均海拔高程面上，并以当地子午线作为中央子午线进行高斯投影建立地方独立坐标系。 地方独立坐标系隐含一个与当地平均海拔高程对应的参考椭球 —— 地方参考椭球。 地方参考椭球的中心、轴向和扁率 与国家参考椭球相同，其长半径则有一改正量。 设地方独立坐标系位于海拔高程为 h 的曲面上，该地方的大地水准面差距为ζ，则该曲面离国家参考椭球的 高度为： dN hξ （ 23） 又由独立坐标系的定义知： //dN N da a （ 24） 于是，地方参考椭球和国家参考椭球的关系可以表述为： 中心一致： （ 25） 轴向一致 : 11 ( / ) *Ld a d N n aa a d a （ 26） 扁率相等： Laa （ 27） 长半径有一增量： （ 28） 12 第三章 坐标转换的理论基础 坐标转换问题的详细了解对于测量很重要。 首先，我们要弄清楚几种坐标表示方法。 大致有三种坐标表示方法：经纬度和高程，空间直角坐标，平面坐标和高程。 我们通常说的 WGS84 坐标是经纬度和高程这一种，北京 54 坐标是平面坐标和高程着一种。 现在，再搞清楚转换的严密性问题，在同一个椭球里的转换都是 严密的，而在不同的椭球之间的转换是不严密的。 举个例子，在 WGS84 坐标和北京 54 坐标之间是不存在一套转换参数可以全国通用的，在每个地方会不一 样，因为它们是两个不同的椭球基准。 那么，两个椭球间的坐标转换应该是怎样的呢。 一般而言比较严密的是用七参数法（包括布尔莎模型，一步法模型，海尔曼特等），即 X 平移， Y 平移， Z平移， X 旋转， Y旋转， Z旋转，尺度变化 K。 要求得七参数就需要在一个地区需要 3个以上的已知点，如果区域范围不大，最远点间的距离不大于 30Km(经验值 )，这可以用三参数（莫洛登斯基模型），即 X平移， Y 平移， Z 平移，而将 X 旋转，Y 旋转， Z 旋转，尺度变化 K 视为 0，所以三参数只是七参数的一种特例。 在本软件中提供了计算三参数、七参数的功能。 在一个椭 球的不同坐标系中转换可能会用到平面转换，现阶段一般分为四参数和平面网格拟合两种方法，以四参数法在国内用的较多，举个例子，在深圳既有北京 54 坐标又有深圳坐标，在这两种坐标之间转换就用到四参数，计算四参数需要两个已知点。 更精确的可以提供网格拟合数据 ,本软件提供计算和应用四参数的功能 ,也提供了网格拟合的功能。 另外，还有高程拟合的问题，大地水准面模型在国内用户中很少会用到，但 在国际上已经是标准之一。 大地坐标系统与空间直角坐标系统的转换原理 设地面点 P的坐标为 B、 L、 H，空间直角坐标为 X、 Y、 Z，坐标转换 关系为 ： 13 2( ) c os c os( ) c os sin(1 ) sinpppx N H B Ly N H B Lz N e H B  （ 31） 式中， 221 sinaN eB  （ 32） 2222abe a （ 33） e为第一偏心率。 由空间直角坐标转换为大地坐标通常采用下式： 2 si na r c t a n t a n (1 )a r c t a n( )c osc osae bBzWyLxRHNB（ 34） 式中，22222 2 21 si na rc ta nW e BzxyR x y z。