浅析GPS-RTK测量中的坐标转换_0
浅析GPS-RTK测量中的坐标转换
摘要:叙述了目前我国国内的GPS工程测量中常用的坐标系统,进而介绍以及分析了RTK 技术原理与坐标转换,希望能够对我国的工程测量中的坐标转换技术的发展以及工程测量事业的发展能够有所帮助。
关键词:GPS-RTK 坐标系统技术原理坐标转换
近年来,随着我国市场经济的高速发展,我国逐渐把土地及空间的位置的应用与开发放在其工作的重要的位置上,这也使得对工程项目的测绘工作的要求也是越来越高,尤其是表现在对工程测绘的测量精准度的要求之上,这使得工程测量学科的重要性以及应用性增大。而当前的GPS 技术的出现以及应用,这使得我国的工程的野外测量以及实时测量精度能够控制在cm的级别,而且GPS测量还具有实时性和精度高以及速度快等常规测量方式所无法比拟的,但由于当前的GPS其主要接收的为通用的WGS-84地心坐标系,而在测量中所应用坐标不仅仅只有WGS-84地心坐标,因此坐标转换也成为当前工程测量中的重要工作,也成为当前测量企业需要解决的问题。
1 国内GPS测量中常用的坐标系统
对于目前我国的GPS测量中的坐标系统的分析而言,其主要是由WGS-84坐标系,1954年北京坐标系和1980年西安大地坐标系,下面就对这三种坐标系统进行简单的分析。
基础测绘控制测量工作中坐标框架与历元的转换
基础测绘控制测量工作中坐标框架与历元的转换 0、引言 随着2000国家大地坐标系的颁布和推行, 原国家测绘地理信息局要求在现行测绘工作中要以2000国家大地坐标系作为测绘基准, 特别是在国家和省级测绘项目中强制要求使用该坐标系。 新疆基础测绘作为省级测绘项目, 必须使用2000国家大地坐标系。在新疆基础测绘项目的控制测量实施中, 特别是涉及长基线解算时, 通常会遇到收集到的控制点的坐标框架不一致以及起算数据与观测数据历元不一致的问题。本文拟通过编程的方法探索如何快速有效地解决基础测绘控制测量工作中坐标框架与历元不一致的问题。 1、坐标框架与历元问题 1.1、坐标框架问题 国际地球参考框架(ITRF) 是以甚长基线干涉测量(VLBI) 、卫星激光测距(SLR) 、全球定位系统(GPS) 和多里斯系统(DORIS) 等空间大地测量技术构成的全球大地测量框架。目前, ITRF是国际公认的应用前景最广泛、精度最高的地心坐标系框架。ITRF通过国际地球自转服务(IERS) 组织分布于全球的跟踪站的坐标和速度场来维持并提供用户使用。IERS每年将全球各站的观测数据进行综合处理和分析, 得到ITRF框架, 以IERS年报和IERS技术备忘录的形式
发布。到目前为止, 已发布的ITRF系列有ITRF88、ITRF89、ITRF90、ITRF91、ITRF92、ITRF93、ITRF94、ITRF96、ITRF97、ITRF2000、ITRF2005、ITRF2008、ITRF2014共13个框架。 我国2000国家大地坐标系就是定义在ITRF97地心坐标系统中的区域性地心坐标框架。当使用2000国家大地坐标系作为平面坐标基准进行测量时, 需要注意起算点坐标和目标成果数据的坐标框架是否是ITRF97框架。当出现不同于ITRF97框架的坐标时, 要将其他框架的坐标成果统一归算到ITRF97框架下进行使用。 1.2、历元问题 2000国家大地坐标系作为一种着眼于全球、考虑动态因素的坐标系, 其定义与1980西安坐标系相比有很大的不同。例如, 当我们要用某一观测历元的数据以IGS的站点作为起算点计算待求大地控制点的2000国家大地坐标系的坐标时, 就要将IGS站点的坐标, 从2000国家大地坐标系所定义的历元推算到观测时的历元, 进行平差或者坐标推算, 而后再进行到2000国家大地坐标系所定义的历元的坐标推算。 2、ITRF框架与历元转换公式 虽然ITRF参考框架是随着时间而变化的, 但无论处于哪个框架哪个历元, 都可以根据一定的方法向任何一个框架及相应的历元进行转换。 2.1、同一参考框架下不同历元的转换
施工坐标系与测量坐标系之间的相互转换关系
施工坐标系与测量坐标系之间的相互转换 一、用Microsoft Excel 编辑转换 如图（1-1）所示：设Y O X -- 为测量坐标系，y o x -'- 为施工坐标，如果知道了施工坐标系的原点o '的测量坐标为（'0X ,'0Y ）、定向点I 的测量坐标为（XI,YI ），定向坐标方位角 x -'0α （即纵轴的旋转角，因为0=-X o α为正北方向，则x -'0α=X o -α+α）。则所求P 点由施工坐标P （p p y x ,）换算成为测量坐标P （p p Y X ,）的公式则为： α αsin *cos *0p p p y x X X -+=' ααcos *sin *0p p p y x Y Y ++=' 上面两式在Excel 中编辑公式为： [][]180/()*sin *180/()*cos *0Pi y Pi x X X p p p αα-+=' [][]180/()*cos *180/()*sin *0Pi y Pi x Y Y p p p αα++=' 而如果知道了施工坐标系（第二坐标系）的原点的测量坐标 o '为
（'0X 、'0Y ）、坐标方位角 x -'0α （即纵轴的旋转角，因为0=-X o α为正北方向，则x -'0α=X o -α+α）。则所求P 点由测量坐标P （p p Y X ,）转换算为施工坐标P （p p y x ,）其公式为： ααsin *)(cos *)(00''-+-=Y Y X X x p p p ααcos *)(sin *)(00''-+--=Y Y X X y p p p 上面两式在Excel 中编辑公式为： [][]180/()*sin *)(180/()*cos *)(00Pi Y Y Pi X X x p p p αα''-+-= [][]180/()*cos *)(180/()*sin *)(00Pi Y Y Pi X X y p p p αα''-+--= 以上各式中施工坐标系原点o ' 的测量坐标（'0X ，'0Y ）与方位角α ，可在设计资料中查找或用图解法得出。 附： 如（图1-2）直线AB 的坐标方位角 ? ?? ? ??--=-A B A B AB x x y y 1tan α B ( x ,y ) β B B C ( x ,y ) C C A ( x ,y ) A A α A B α A C 图（1-2） 如（图1-2）直线AB 与直线AC 的夹角 β ???? ??---???? ??--=-=--A B A B A C A C A B A C x x y y x x y y 11tan tan ααβ
大地测量坐标系统及其转换
大地测量坐标系统及其转换 雷伟伟 河南理工大学测绘学院 wwlei@https://www.360docs.net/doc/b22792367.html,
基本坐标系 1、大地坐标系 坐标表示形式：(, ,)L B H 大地经度L ：地面一点P 地的大地子午面N P S 与起始大地子午面所构成的二面角； 大地纬度B ：P 地点对椭球面的法线P P K 地与赤道面所夹的锐角； 大地高H ：P 地点沿法线到椭球面的距离。 赤道面 S W 2、空间直角坐标系 坐标表示形式：(,,)X Y Z 以椭球中心O 为坐标原点，起始子午面N G S 与赤道面的交线为X 轴，椭球的短轴为Z 轴（向北为正），在赤道面上与X 轴正交的方向为Y 轴，构成右手直角坐标系O X YZ 。
Y W 3、子午平面坐标系 坐标表示形式：(,,) L x y 设P点的大地经度为L，在过P点的子午面上，以椭圆的中心为原点，建立x、y平 面直角坐标系。则点P的位置用(,,) L x y表示。 x
坐标表示形式：(,,)L u H 设椭球面上的点P 的大地经度为L 。在此子午面，以椭球中心O 为圆心，以椭球长半径a 为半径，做一个辅助圆。过P 点做一纵轴的平行线，交横轴于1P 点，交辅助圆于2P 点，连结2P 、O 点，则21P O P 称为P 点的归化纬度，用u 来表示。P 点的位置用(,)L u 表示。 当P 点不在椭球面上时，则应将P 沿法线投影到椭球面上，得到点0P ，0PP 即为P 点的大地高，0P 点的归化纬度，就是P 点的归化纬度。P 点的位置用(,,)L u H 表示。 x y P u 点在椭球面上时的 P u 点不在椭球面上时的x
坐标转换计算方式
72绝对坐标转换为相对坐标在直线段施工测量中，可以把绝对坐标转换为相对坐标进行放线测量，此方法比较快捷实用。 如，已知直线段线路中线A点的里程与绝对坐标X1，Y1.和其直线A点至线路前进方向的方位角a。同样已知附近的控制点Q的绝对坐标QX1，QY1.那么现在为了使用方便，要将其Q点的绝对坐标转换为相对于直线段的相对坐标，计算方法如下： 根据以上所知，根据坐标发算可以得出点A至控制点Q 的距离为L，以及点A至控制点Q方向的方位角简称R。已知线路中心线前进方向的方位角a，那么由点A至线路前进方向，和点A至控制点Q方向就形成一个夹角r，r=R-a。现在做控制点到线路中线的垂直线Y,（也就是所谓的Y坐标数据）。根据直角三角形计算方式得出Y=SIN r×L(L,是点A至点Q的距离)那么相对于线路X的坐标计算方式（X坐标表示里程）。X=COSr×L+A点里程。 即得出控制点Q相对于直线的相对坐标。 例题：例如，ZDK400至ZDK700为直线段，已知里程400的线路中心线坐标X=22580.40165 Y=27356.42893 里程700的线路中心线坐标X=22558.58105 Y=27655.63522 欲求J2点X=22562.1789 Y=27510.4874相对于400至700的相对坐标，图示如下：
解：根据已知，经过坐标反算可以求得点A至点B的坐标方位角为94 10 16 AB距离为300。 A 至D的坐标方位角为96 44 45.26 距离为155.132 那么可求得角FAD=2 34 29.26 因现已知AD=155.132 角FAD=2 24 29.26 根据三角函数可计算DF=sinfa d×AD=0.045×155.132=6.969 AF=cosfad×AD=0.999×155.132=154.975
大地测量习题
大地测量习题
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第一章绪论１．大地测量学的定义是什么? 答：大地测量学是关于测量和描绘地球形状及其重力场并监测其变化，为人类活动提供关于地球的空间信息。 2．大地测量学的地位和作用有哪些？答:大地测量学是一切测绘科学技术的基础，在国民经济建设和社会发展中发挥着决定性的基础保证作用;在防灾，减灾,救灾及环境监测、评价与保护中发挥着独具风貌的特殊作用; 是发展空间技术和国防建设的重要保障；在当代地球科学研究中的地位显得越来越重要。 3．大地测量学的基本体系和内容是什么? 答：大地测量学的基本体系由三个基本分支构成：几何大地测量学、物理大地测量学及空间大地测量学。基本内容为: 1.确定地球形状及外部重力场及其随时间的变化,建立统一的大地测量坐标系,研究地壳形变(包括地壳垂直升降及水平位移），测定极移以及海洋水面地形及其变化等;2．研究月球及太阳系行星的形状及重力场；3．建立和维持具有高科技水平的国家和全球的天文大地水平控制网、工程控制网和精密水准网以及海洋大地控制网,以满足国民经济和国防建设的需要; 4.研究为获得高精度测量成果的仪器和方法等; 5．研究地球表面向椭球面或平面的投影数学变换及有关的大地测量计算; 6.研究大规模、高精度和多类别的地面网、空间网及其联合网的数据处理的理论和方法，测量数据库建立及应用等。4.大地测量学的发展经历了哪几个阶段? 答:大地测量学的发展经历了四个阶段:地球圆球阶段、地球椭球阶段、大地水准面阶段和现代大地测量新时期。5．地球椭球阶段取得的主要标志性成果有哪些？答：有:长度单位的建立；最小二乘法的提出;椭球大地测量学的形成，解决了椭球数学性质,椭球面上测量计算,以及将椭球面投影到平面的正形投影方法;弧度测量大规模展开;推算了不同的地球椭球参数。 6.物理大地测量标志性成就有哪些？答：有:克莱罗定理的提出；重力位函数的提出；地壳均衡学说的提出；重力测量有了进展，设计和生产了用于绝对重力测量的可倒摆以及用于相对重力测量的便携式摆仪。极大地推动了重力测量的发展。７.大地测量的展望主要体现在哪几个方面？答：主要体现在：（１）全球卫星定位系统（GPS),激光测卫(SLR)以及甚长基线干涉测量(ＶLBI), 惯性测量统(INＳ)是主导本学科发展的主要的空间大地测量技术；（2)用卫星测量、激光测卫及甚长基线干涉测量等空间大地测量技术建立大规模、高精度、多用途的空间大地测量控制网,是确定地球基本参数及其重力场，建立大地基准参考框架,监测地壳形变,保证空间技术及战略武器发展的地面基准等科技任务的基本技术方案;( 3）精化地球重力场模型是大地测量学的重要发展目标。 第二章坐标系统与时间系统 1. 何谓椭球局部定位和地心定位？答：椭球定位是指确定椭球中心的位置,可分为两类：局部定位和地心定位。局部定位要求在一定范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合，而对椭球的中心位置无特殊要求；地心定位要求在全球范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合,同时要求椭球中心与地球质心一致或最为接近。2.椭球定向的两个条件是什么?答:椭球定向是指确定椭球旋转轴的方向，不论是局部定位还是地心定位,都应满足两个平行条件：①椭球短轴平行于地球自转轴;②大地起始子午面平行于天文起始子午面。这两个平行条件是人为规定的，其目的在于简化大地坐标、大地方位角同天文坐标、天文方位角之间的换算。3．建立地球参心坐标系，需要进行哪几项工作?需满足哪些条件? 答：建立地球参心坐标系，需进行如下几个方面的工作: ①选择或求定椭球的几
坐标系间的转换
坐标系间的转换 针对西安80坐标系和北京54坐标系之间椭球参数的转换，采用七参数布尔莎模型，进行不同坐标系之间的坐标转换。 标签：七参数布尔莎模型参考椭球MAPGIS平台 0 引言 我们现在改用的西安80坐标系与以前的北京54坐标系的参考椭球体参数是不相同的。54坐标系转换成80坐标系由于椭球参数、定位和定向的变化，必然引起地形图的图廓线、方里线位置以及地形图内地形、地物相关位置的改变。为此，若同时使用根据两种坐标系测制的地形图的情况下，一定要涉及到54坐标系向80坐标系转换问题。转换的原理和方法：大地坐标系变更后，国家基本系列地形图的变更和处理，必须在高斯平面内进行。由于新旧椭球参数不同，参心所在位置也不同，反映在高斯平面上，在同一个投影带里，它们的纵横坐标轴不重合，因此，地面上某一点经过不同椭球面而投影到高斯平面上，它距两系统坐标轴之距离是不等的，在X轴和Y轴上必定都有一个差值。我们按照一定的数学法则将地球面上的经纬网转换到平面上，使地面的地理坐标与平面直角坐标建立起函数关系，实现由曲面向平面的转化。常用的投影大概有二三十种，投影的选取要考虑地图的用途，投影的形变大小等众多因素。 1 北京54坐标系与西安80坐标系 1.1 54国家坐标系：是我国建国初期，为了迅速开展我国的测绘事业，鉴于当时的实际情况，将我国一等锁与原苏联远东一等锁相连接，然后以连接处呼玛、吉拉宁、东宁基线网扩大边端点的原苏联1942年普尔科沃坐标系的坐标为起算数据，平差我国东北及东部区一等锁，这样传算过来的坐标系就定名为1954年北京坐标系。因此，P54可归结为：①属参心大地坐标系；②采用克拉索夫斯基椭球的两个几何参数；③大地原点在原苏联的普尔科沃；④采用多点定位法进行椭球定位；⑤高程基准为1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面；⑥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。 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。 1954北京坐标系参考椭球基本几何参数 长半轴a＝6378245m 短半轴b＝6356863.0188m
各种测量坐标转换
不同坐标系介绍及相互转换关系 一、各坐标系介绍 GIS的坐标系统大致有三种：Plannar Coordinate System（平面坐标系统，或者Custom用户自定义坐标系统）、 Geographic Coordinate System(地理坐标系统）、 Projection Coordinate System(投影坐标系统)。这三者并不是完全独立的，而且各自都有各自的应用特点。如平面坐标系统常常在小范围内不需要投影或坐标变换的情况下使用，地理坐标系统和投影坐标系统是相互联系的，地理坐标系统是投影坐标系统的基础之一。 1、椭球面(Ellipsoid) 地图坐标系由大地基准面和地图投影确定，大地基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此每个国家或地区均有各自的大地基准面，我们通常称谓的北京54坐标系、西安80坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。我国参照前苏联从1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)椭球体建立了我国的北京54坐标系，1978年采用国际大地测量协会推荐的IAG 75地球椭球体建立了我国新的大地坐标系--西安80坐标系，目前GPS定位所得出的结果都属于WGS84坐标系统，WGS84基准面采用WGS84椭球体，它是一地心坐标系，即以地心作为椭球体中心的坐标系。因此相对同一地理位置，不同的大地基准面，它们的经纬度坐标是有差异的。采用的3个椭球体参数如下
2、高斯投影坐标系统 （1）高斯-克吕格投影性质 高斯-克吕格(Gauss-Kruger)投影简称“高斯投影”，又名"等角横切椭圆柱投影”，地球椭球面和平面间正形投影的一种。德国数学家、物理学家、天文学家高斯（Carl FriedrichＧauss，1777一 1855）于十九世纪二十年代拟定，后经德国大地测量学家克吕格（Johannes Kruger，1857～1928）于 1912年对投影公式加以补充，故名。该投影按照投影带中央子午线投影为直线且长度不变和赤道投影为直线的条件，确定函数的形式，从而得到高斯一克吕格投影公式。投影后，除中央子午线和赤道为直线外，其他子午线均为对称于中央子午线的曲线。设想用一个椭圆柱横切于椭球面上投影带的中央子午线，按上述投影条件，将中央子午线两侧一定经差范围内的椭球面正形投影于椭圆柱面。将椭圆柱面沿过南北极的母线剪开展平，即为高斯投影平面。取中央子午线与赤道交点的投影为原点，中央子午线的投影为纵坐标x轴，赤道的投影为横坐标y轴，构成高斯克吕格平面直角坐标系。
大地测量坐标系统及其转换(精)
大地测量坐标系统及其转换 基本坐标系 1、大地坐标系 坐标表示形式:(, ,L B H 大地经度L :地面一点P 地的大地子午面N P S 与起始大地子午面所构成的二面角; 大地纬度B :P 地点对椭球面的法线P P K 地与赤道面所夹的锐角; 大地高 H :P 地点沿法线到椭球面的距离。 赤道面 S W 2、空间直角坐标系
坐标表示形式:(,,X Y Z 以椭球中心O 为坐标原点,起始子午面N G S 与赤道面的交线为X 轴,椭球的短轴为Z 轴(向北为正,在赤道面上与X 轴正交的方向为Y 轴,构成右手直角坐标系O X YZ 。 Y W 3、子午平面坐标系 坐标表示形式:(,, L x y 设P点的大地经度为L,在过P点的子午面上,以椭圆的中心为原点,建立x、y 平
面直角坐标系。则点P的位置用(,, L x y表示。 x 坐标表示形式:(,,L u H 设椭球面上的点P 的大地经度为L 。在此子午面,以椭球中心O 为圆心,以椭球长半径a 为半径,做一个辅助圆。过P 点做一纵轴的平行线,交横轴于1P 点,交辅助圆于2P 点,连结2P 、O 点,则21P O P 称为P 点的归化纬度,用u 来表示。P 点的位置用(,L u 表示。 当P 点不在椭球面上时,则应将P 沿法线投影到椭球面上,得到点0P ,0PP 即为P 点的大地高,0P 点的归化纬度,就是P 点的归化纬度。P 点的位置用(,,L u H 表示。
x y P u 点在椭球面上时的 P u 点不在椭球面上时的x
坐标表示形式:(,, L φρ 设P 点的大地经度为L ,连结O P ,则POx φ∠=,称为球心纬度,OP ρ=,称为P 点的向径。P 点的位置用(,,L φρ表示。 x 6、大地极坐标系 坐标表示形式:(,S A 以椭球面上某点0P 为极点,以0P 的子午线为极轴,从0P 出发,作一族A =常数的大地线和S =常数的大地圆。它们构成相互正交的坐标系曲线,即椭球面上的大地极坐标系,简称地极坐标系。在大地极坐标系中,点的位置用(,S A 来表示。 P A =常数 S =常数 坐标表示形式:1(,,P X Y Z -
54坐标系、80坐标系、84坐标系之间的转换关系
工程施工过程中，常常会遇到不同坐标系统间，坐标转换的问题。目前国内常见的转换有以下几种：1，大地坐标（BLH）对平面直角坐标（XYZ）；2，北京54全国80及WGS84坐标系的相互转换；3，任意两空间坐标系的转换。其中第2类可归入第三类中。所谓坐标转换的过程就是转换参数的求解过程。常用的方法有三参数法、四参数法和七参数法。以下对上述三种情况作详细描述如下： 1，大地坐标（BLH）对平面直角坐标（XYZ） 常规的转换应先确定转换参数，即椭球参数、分带标准（3度，6度）和中央子午线的经度。椭球参数就是指平面直角坐标系采用什么样的椭球基准，对应有不同的长短轴及扁率。一般的工程中3度带应用较为广泛。对于中央子午线的确定有两种方法，一是取平面直角坐标系中Y坐标的前两位*3，即可得到对应的中央子午线的经度。如x=3250212m，y=395121123m，则中央子午线的经度=39*3=117度。另一种方法是根据大地坐标经度，如果经度是在155.5~185.5度之间，那么对应的中央子午线的经度=（155.5+185.5）/2=117度，其他情况可以据此3度类推。 另外一些工程采用自身特殊的分带标准，则对应的参数确定不在上述之列。 确定参数之后，可以用软件进行转换，以下提供坐标转换的程序下载。 2，北京54全国80及WGS84坐标系的相互转换 这三个坐标系统是当前国内较为常用的，它们均采用不同的椭球基准。 其中北京54坐标系，属三心坐标系，大地原点在苏联的普而科沃，长轴6378245m，短轴6356863，扁率1/298.3；西安80坐标系，属三心坐标系，大地原点在陕西省径阳县永乐镇，长轴6378140m，短轴6356755，扁率1/298.25722101；WGS84坐标系，长轴6378137.000m，短轴6356752.314，扁率1/298.257223563。由于采用的椭球基准不一样，并且由于投影的局限性，使的全国各地并不存在一至的转换参数。对于这种转换由于量较大，有条件的话，一般都采用GPS联测已知点，应用GPS软件自动完成坐标的转换。当然若条件不许可，且有足够的重合点，也可以进行人工解算。详细方法见第三类。 3，任意两空间坐标系的转换 由于测量坐标系和施工坐标系采用不同的标准，要进行精确转换，必须知道至少3个重合点（即为在两坐标系中坐标均为已知的点。采用布尔莎模型进行求解。布尔莎公式: 对该公式进行变换等价得到： 解算这七个参数，至少要用到三个已知点（2个坐标系统的坐标都知道），采用间接平差模型进行解算： 其中：V 为残差矩阵; X 为未知七参数; A 为系数矩阵; 解之：L 为闭合差 解得七参数后，利用布尔莎公式就可以进行未知点的坐标转换了，每输入一组坐标值，就能求出它在新坐标系中的坐标。但是要想GPS观测成果用于工程或者测绘，还需要将地方直
大地测量学基础-第二版 武汉大学出版社 复习
2015级地信班方游游 第一章 大地测量学定义 在一定时间空间的参考系统中，测量和描绘地球以及其他行星体的一门学科。 大地测量学作用 1.在国民经济各项建设和社会发展中发挥着基础先行性的重要保证作用。 2.在防灾减灾救灾以及环境监测、评价和保护中发挥着独具风貌的特殊作用 3.是发展空间技术和国防建设的重要保证 4.在当代地球科学研究中地位越来越重要 5.是测绘学科各分支学科的基础科学 现代大地测量学的特点 1.测量范围大 2.从静态发展到动态，从表面深入到地球内部构造及动力过程 3.观测精度高 4.测量周期短 大地测量学基本内容 1.确定地球形状以及外部重力场及其随时间的变化，建立统一的大地测量坐标系，研 究地球形变，测定极移以及海洋水面地形及其变化等 2.研究月球及太阳系行星的形状及重力场 3.建立和维持具有高科技水平的国家和全球的天文大地水平控制网和精密水准为以 及海洋大地控制网，以满足国民经济和国防建设的需要 4.研究为获得高精度测量成果的仪器和方法等 5.研究地球表面向托球迷或平面投影数学变换及有关的大地测量计算 6.研究大规模高精度和多类别的地面网、空间网及其联合网的数据处理的理论和方法， 测量数据库建立及应用等 大地测量学发展简史 1.地球圆球阶段 2.地球椭球阶段 3.大地水准面阶段 4.现代大地测量新时期 大地测量的展望 1.GNSS,SLR,VLBI是主导本学科发展的主要的空间大地测量技术 2.空间大地网是实现本学科科学技术任务的主要技术方案 3.精化地球重力场模型是大地测量学的主要发展目标 4.新一代国家测绘基准建设工程已经启动 第二章
开普勒三大行星运动定律 1.行星轨道是一个椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。 2.行星运动中，与太阳连线在单位时间内扫过的面积相等 3.行星绕轨道运动周期的平方与轨道长半轴立方之比为常数。 岁差 由于日月等天体影响，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生缓慢旋转，是地轴方向相对于空间的长周期运动。 章动 地球旋转轴在岁差的基础上叠加18.6年的短周期圆周运动，振幅为9.21″。 极移 地轴相对于地球本体内部结构的相对位置变化。 国际协议原点CIO 国际上五个ILS站以1900~1905年的平均纬度所确定的平极作为基准点。 时间的计量包括哪两大元素 1.时间原点。 2.度量单位。 计量时间的方法满足的条件（3点） 1.运动是连续的； 2.运动的周期具有足够的稳定性； 3.运动是可观测的。 春分点 当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点。 什么是大地测量基准？ 用以描述地球形状的参考椭球的参数、参考椭球在空间中的定位及定向、描述这些位置时所采用的单位长度的定义。包括：平面基准、高程基准、重力基准等。 什么是大地测量参考系统与参考框架，两者有何关系？ 大地测量系统包括坐标系统、高程/深度基准和重力参考系统。 大地测量参考框架有坐标（参考）框架、高程（参考）框架和重力测量（参考）框架三种。是大地测量参考系统的具体实现。 什么是椭球定位与定向？ 椭球定位指确定椭球中心的位置，分为局部定位和地心定位； 椭球定向指确定椭球旋转轴的方向。
公路测量中平面坐标系之间的转换方法
公路测量中平面坐标系之间的转换方法 一、公路测量中产生不同平面坐标系的原因 近二十年来，我国公路基础设施建设实现了跨越式的发展，取得了举世瞩目的成就。据交通部最新发布的统计数据，1989年全社会交通投资仅156亿元，“八五”期间年均投资619亿元，“九五”期间年均已达2062亿元，2002年达3150亿元，“十一五”开局之年的2006年，公路投资更高达6231.05亿元。1989年我国高速公路通车里程仅为271公里，到1999年突破1万公里，2002年已达2.52万公里，跃居世界第二，2006年更高达4.53万公里，至2020年，还将重点建设3.5万公里高等级公路，组成国道主干线“五纵七横”十二条路线。 公路基础设施的建设并不是一蹴而就的，是随着我国国民经济综合实力的不断增强，分段分批建设的，每一段建设的公路项目之间由于下列原因，所采用的平面测量坐标系是不相同的。 1、根据《公路勘测规范》规定，选择路线平面控制测量坐标系时，应使测区内投影长度变形值不大于2.5cm/km。大型构造物平面控制测量坐标系，其投影长度变形值不应大于1cm/km。 当采用标准高斯正形投影的3°带或6°带分带，投影基准为1954年北京坐标系或1980西安坐标系时，6°带边缘最大变形值可达1.4m/km，3°带边缘最大变形值可达0.4m/km，测量面高度为2000m时，投影变形将达到0.3m/km，因此，测量长度投影变形对公路、桥梁和隧道施工产生较大的影响是客观存在的，如果投影变形值大到一定程度，该部分因素对施工影响的程度比测量误差的影响还要显著。鉴于此，根据公路设计、施工的需要，《公路勘测规范》规定，选择路线平面控制测量坐标系时，应使测区内投影长度变形值不大于2.5cm/km。大型构造物平面控制测量坐标系，其投影长度变形值不应大于1cm/km。 根据这一规定，对于一个具体的公路工程项目，就要根据工程所处的位置和高度，采用选择任一中央子午线和投影面的方法，建立变形值符合要求的独立坐标系。这是造成不同的公路项目具有不同坐标系统的主要原因。 2、由于原有国家控制网精度较差以及测量误差积累的原因，即就是采用统一的标准高斯正形投影的3°带或6°带分带，投影基准为1954年北京坐标系或1980西安坐标系，不同时期以及不同公路工程段落相互衔接时，同样存在相互不能很好兼容的问题。某种意义上看，相当于两个相互衔接的公路工程项目采用了不同的坐标系统。 3、由于《公路勘测规范》和《公路勘测细则》]对路线平面控制测量和大型构造物平面控制测量的投影长度变形值要求不一样，导致在同一个公路工程项目中可能采用不同的坐标系统，大型构造物平面控制测量可能采用与路线平面控制测量相对独立的坐标系统。 上述原因导致了在公路工程建设中，经常出现相互衔接的路段出现不同平面坐标系统的问题，因此在公路设计、施工过程中必然经常遇到平面坐标系之间相互转换的问题。 二、平面坐标系之间的转换方法 1、三参数转换法
1大地测量学习笔记
注册测绘师--大地测量学习笔记 1.大地测量的任务和特点 1）大地测量的任务：建立国家或大范围的精密测量控制网。 例如：国家一等、二等、三等、四等平面大地控制网和高程控制网，A、B、C、D、E卫星定位控制网 2）现代大地测量的特点：长距离、高精度、实时快速、四维(XYZT)、地心。2.大地测量的主要作用 （1）为大规模地形图测制及各种工程测量提供高精度的平面控制和高程控制；（2）为空间科学技术和军事用途提供精确的点位坐标、距离、方位及地球重力资料； （3）为研究地球形状和大小、地壳形变及地震预报等科学问题提供资料; （4）是组织、管理、融合和分析地球海量时空信息的数理基础和时空参考平台。 3.大地测量系统与参考框架 四个系统，三个框架 1）大地测量系统 大地测量系统规定了大地测量的起算基准和尺度标准及其实现方式（包括理论、模型和方法）。 大地测量系统包括坐标系统、高程系统/深度基准和重力参考系统。 （2）．大地测量参考框架 大地测量参考框架，就是按大地测量系统的规定的原则，采用大地测量技术，在全球或局域范围内所测定的、固定在地面上的点所构成的大地网（点）或其他实体（静止或运动的物体）。是对大地测量系统的具体实现。 与大地测量系统相对应，大地测量参考框架有坐标（参考）框架、高程（参考）框架和重力测量（参考）框架三种。 4.大地测量常数 大地测量常数是指与地球一起旋转且和地球表面最佳吻合的旋转椭球（即地球椭球）几何和物理参数。 分为基本常数和导出常数。 基本常数唯一定义了大地测量系统。导出常数是由基本常数导出，便于大地测量应用。 （1）大地测量基本常数 地球椭球的几何和物理属性可由四个基本常数完全确定，这四个基本常数就是大地测量基本常数。它们是 赤道半径a； 地心引力常数（包含大气质量）GM； 地球动力学形状因子J2； (地球重力场二阶带球谐系数） 地球自转角速度ω 基本常数就是这个
手持GPS坐标系转换方法
手持GPS坐标系转换方法 杜大彬，张宽房，张开盾，李明贵 (陕西省地质调查院，西安710058) 摘要：导航型手持GPS目前在中小比例地质调查等领域得到广泛应用，由于坐 标系之I'．-1存在差异，在实际应用过程中，必须将手持机的WGS84坐标系转换为我 国应用的BJ54或西安8O坐标系。坐标转换的准确与否，直接影响到工程测量定位 的精度，传统的坐标转换计算所需要的起算资料不易收集，计算过程过于繁琐，非 专业人员难以掌握。本文根据收集的三角点BJ54坐标(或西安8O坐标)，和现场 测定的过渡坐标，求出各参数在本工作地区的变化率，建立参数方程，反向求出适 合于当地的各项改正参数，方法简便易行，为手持GPS定位的坐标转换方法提出 一种新的思路。 关键词：坐标转换；WGS84坐标系；BJ54坐标系；过渡坐标；变化率 中图分类号：P228．4 文献标识码：B 随着技术的不断完善，导航型GPS的定位精度及功能较之以前有很大提高。它以其全 天候工作、携带方便、数据记录及回放快捷等功能，倍受使用者青睐。经过参数校正后的GPS，其平面精度完全可以取代地形图定点，因而在中小比例尺地质矿产调查数字填图、地球物理、地球化学勘探野外作业的点位测量中有着广泛的应用前景。 坐标系转换问题提出 由于GPS卫星星历是以WGS84坐标系(经纬度坐标)为依据而建立的，我国目前应 用的地形图一般采用1954年北京坐标(以下简称BJ54坐标)系或西安8O大地坐标系，不 同的坐标系之间存在平移和旋转关系，在不同地区，同一点位的WGS84坐标值与我国应用的坐标系的坐标值，有约6O～150 In的差值。在实际应用中，不同的坐标系必须进行坐标转换。由于手持机测量通常是短时间近似测量，采用单次测量或多次测量值取平均值，一般不作差分处理，从某种意义上讲，手持机的相对定位精度受其接收信号强度影响，坐标转换参数的准确与否，直接影响其绝对定位精度。 坐标转换的关键是求出不同坐标系之间的坐标转换参数，在实际工作过程中，坐标系统 收稿日期：2OO7一O5一O8 作者简介：杜大彬，男，37岁，工程测绘工程师，主要从事物化探及地质测量工作。 维普资讯https://www.360docs.net/doc/b22792367.html, 第1期杜大彬等：手持GPS坐标系转换方法 的转换通常采用方法是在应用区域内GPS“B”级网内，收集三个以上网点的WGS84坐标 系B、L、H值及我国坐标系(BJ54或西安80)B、L、h、x(高程异常)，按其参考球体的 投影方式，计算各参数的差值。由于各地GPS建网及重力研究工作程度不同，通常在某些地区，常用参数尤其是高程异常，一般不易收集，并且其计算过程较为繁琐。 为了寻求一种快捷、方便、精度满足工作要求的GPS坐标转换方法，作者经反复试验， 总结出坐标转换的一些规律。以台湾GARMIN仪器公司的ETREX VISTA (展望)机型使 用为例，这里给出一种只用一个三角点，推算其BJ54(西安80)坐标改正参数的方法。 2 参数变化在坐标系转换的规律 作者曾在陕南某地从事物探电法工作时，特意在一已知三角点作GPS参数变化试验， 、该三角点的BJ54坐标值为：X—XXX0433．217；Y—XXX67605．110，三角点位于汉江南岸，视野开阔，有利于GPS观测。在观测时设置当地中央经线、DA、DF等参数，DX、 DY、DZ均为0，在星况稳定且仪器显示估计误差为5 m 时，在已知点上读取若干组数据，取得其平均值为x—XXX0445；Y—XXX644。此值作为WGS84与BJ54坐标系之间转换的 过渡坐标。
施工坐标系与测量坐标系之间的相互转换关系
施工坐标系与测量坐标系之间的相互转换一、用Microsoft Excel 编辑转换
如图（1-1）所示：设Y O X -- 为测量坐标系，y o x -'- 为施工坐标，如果知道了施工坐标系的原点o '的测量坐标为（'0X ,'0Y ）、定向点I 的测量坐标为（XI,YI ），定向坐标方位角 x -'0α （即纵轴的旋转角，因为0=-X o α为正北方向，则x -'0α=X o -α+α）。则所求P 点由施工坐标P （p p y x ,）换算成为测量坐标P （p p Y X ,）的公式则为： ααsin *cos *0p p p y x X X -+=' ααcos *sin *0p p p y x Y Y ++=' 上面两式在Excel 中编辑公式为： [][]180/()*sin *180/()*cos *0Pi y Pi x X X p p p αα-+=' [][]180/()*cos *180/()*sin *0Pi y Pi x Y Y p p p αα++=' 而如果知道了施工坐标系（第二坐标系）的原点的测量坐标 o '为（'0X 、'0Y ）、坐标方位角 x -'0α （即纵轴的旋转角，因为0=-X o α为正北方向，则x -'0α=X o -α+α）。则所求P 点由测量坐标P （p p Y X ,）转换算为施工坐标P （p p y x ,）其公式为： ααsin *)(cos *)(00''-+-=Y Y X X x p p p ααcos *)(sin *)(00''-+--=Y Y X X y p p p 上面两式在Excel 中编辑公式为：
实时动态(RTK)测量中坐标转换参数计算的几种方法
实时动态(RTK)测量中坐标转换参数计算的几种方法 摘要：RTK所接收到的数据是WGS-84坐标系下的数据，而我们使用的坐标系一般是1954北京坐标系、1980年国家大地坐标系以及一些城市工矿使用的独立坐标，因此，需要将RTK接收到的WGS-84坐标转换成我们工程所使用的坐标系坐标。为此，如何计算这些坐标系统转换参数成为RTK使用过程中的一个非常重要的环节。 关键词：GPS-RTK测量坐标转换 1、RTK技术概述 实时动态(RTK)测量系统，是GPS测量技术与数据传输技术的结合，是GPS测量技术中的一个新突破。GPS测量中，静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算处理才能获得待测点的坐标，而RTK测量实时差分定位是一种能够在野外实时得到厘米级精度的测点坐标。 RTK实时测量技术具有全天候、作业效率高、定位精度高、操作简便等优点，因而得到了广泛的应用，而且技术设备越来越先进与方便。RTK测量系统一般由以下三部分组成：GPS接收设备、数据传输设备、软件系统。数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成，它是实现实时动态测量的关键设备。 2、RTK实时测量坐标参数转换 RTK所接收到的数据是WGS-84坐标系下的数据，而我们一般使用的坐标系是1954北京坐标系、1980年国家大地坐标系以及一些城市工矿使用的独立坐标，因此，需要将RTK接收到的WGS-84坐标转换成我们使用的1954北京坐标系坐标或1980年国家大地坐标系坐标或城市工矿使用的独立坐标系坐标。为此，如何计算坐标系统转换参数成为RTK使用过程中的很重要的一个环节。 根据RTK的原理，参考站和流动站直接采集的都为WGS84坐标，参考站一般以一个WGS84坐标作为起始值来发射，实时地计算点位误差并由电台发射出去，流动站同步接收WGS84坐标并通过电台来接收参考站的数据，条件满足后就可达到固定解，流动站就可实时得到高精度的相对于参考站的WGS84三维坐标，这样就保证了参考站与流动站之间的测量精度。如果要符合到已有的已知点上，需要把原坐标系统和现有坐标系统之间的转换参数求出。 3、三参数转换
GPS测量常用坐标系统及相互转换
GPS测量常用坐标系统及坐标转换 摘要：本文GPS测量常用坐标系统，以及GPS静态、动态测量中坐标变换的参数和方法。关键词：GPS；坐标系统；坐标转换 GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导航定位系统。它具有全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，现已广泛用于大地测量、工程测量、航空摄影测量以及地形测量等各个方面。相对于常规测量来说，GPS 测量具有测量精度高、测站间无需通视、观测时间短、仪器操作简便、全天候作业、可提供三维坐标等特点。大大地提高了测量效率和精度。但是由于坐标系统的不同，面临着大量的坐标转换问题。对GPS技术的推广使用造成了一定的障碍。本文就GPS测量常用坐标系统及坐标转换的原理和方法，根据作者的理解介绍如下。 一、GPS测量常用坐标系统及投影 一个完整的坐标系统是由坐标系和基准两方面要素所构成的。坐标系指的是描述空间位置的表达形式，而基准指的是为描述空间位置而定义的一系列点、线、面。在大地测量中的基准一般是指为确定点在空间中的位置，而采用的地球椭球或参考椭球的几何参数和物理参数，及其在空间的定位、定向方式，以及在描述空间位置时所采用的单位长度的定义。大地基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，每个国家或地区均有各自的大地基准面，因此相对同一地理位置，不同的大地基准面，它们的经纬度坐标是有差异的。基准面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准面，同样的椭球体能定义不同的基准面。 1、坐标系统的分类 1.1、空间直角坐标系 空间直角坐标系的坐标系原点位于参考椭球的中心，Z轴指向参考椭球的北极，X轴指向起始子午面与赤道的交点，Y轴位于赤道面上，且按右手系与X轴呈90 夹角。某点在空间中的坐标可用该点在此坐标系的各个坐标轴上的投影来表示。 1.2、空间大地坐标系 空间大地坐标系是采用大地经度（L）、大地纬度（B）和大地高（H）来描述空间位置的。纬度是空间的点与参考椭球面的法线与赤道面的夹角，经度是空间中的点与参考椭球的自转轴所在的面与参考椭球的起始子午面的夹角，大地高是空间点沿参考椭球的法线方向到参考椭球面的距离。 1.3、平面直角坐标系 平面直角坐标系是利用投影变换，将空间坐标（空间直角坐标或空间大地坐标）通过某种数学变换映射到平面上，这种变换又称为投影变换。投影变换的方法有很多，如UTM 投影，在我国采用的是高斯-克吕格投影，也称为高斯投影。 2、高斯-克吕格投影 高斯-克吕格(Gauss-Kruger)投影简称“高斯投影”，又名"等角横切椭圆柱投影”，设想用一个椭圆柱横切于椭球面上投影带的中央子午线，按上述投影条件，将中央子午线两侧一定经差范围内的椭球面正形投影于椭圆柱面。将椭圆柱面沿过南北极的母线剪开展平，即为高斯投影平面。取中央子午线与赤道交点的投影为原点，中央子午线的投影为纵坐标x 轴，赤道的投影为横坐标y轴，构成高斯克吕格平面直角坐标系。高斯-克吕格投影在长度和面积上变形很小，中央经线无变形，自中央经线向投影带边缘，变形逐渐增加，变形最大
历年长安大学大地测量学与测量工程试题
一、术语解释（每小题2分，共20分） 1正常高：地面点沿正常重力线到似大地水准面的距离。 2 高斯坐标系：利用高斯投影，以中央子午线为纵轴，赤道投影为横轴所构成的平面直角坐标系 3 1985国家高程系：采取青岛水准原点和根据青岛验潮站1952年到1979年的验潮数据确定的黄海平均海水面所定义的高程基准。 4 垂直折光系数：视线通过上疏下密的大气层折射形成曲线的曲率半径与地球曲率半径之比。 5 世界时过格林尼治平均天文台的本初子午线上以平子午夜作为零时开始的平太阳时。 6 天顶距空间方向线与天顶方向间的夹角，取值范围[0，180]。 7 3S技术GPS、GIS、RS的集成及其应用的技术 8 微波遥感遥感器工作波段选择在微波波段范围的遥感 9 数字摄影测量从数字影像中获取物体三维空间数字信息的摄影测量 10 空间信息可视化在空间数据库的支持下，利用图形算法、地图学方法和数据挖掘技术，为通过视觉感受与形象思维而获取新知识的空间数据处理、分析及显示的技术。 二、问答题（每小题10分，共50分） 简述水平角观测误差的主要来源，级减弱（以至消除）其影响的措施 1 （1）仪器误差，包括水平度盘偏心误差、度盘刻划误差、视准轴误差、横轴误差和竖轴误差。均属于系统误差，可采用一定的观测措施或加改正的方法予以减弱。 （2）观测误差，包括对中误差、整平误差、照准误差（均属于系统误差）和读数误差（属于偶然误差），对于系统误差可采取提高仪器安置精度等措施予以减弱，对于偶然误差采取平差计算。 （3）外界环境的影响，可选择有利的气象条件观测。 简述等高线的特征，按三角网法简述自动绘制等高线的算法步骤? 2 等高线特征：（1）同一条等高线的高程都相等；（2）封闭曲线；（3）不相交不重合；（4）与地形线正交；（5）等高线平距与坡度成反比。 算法步骤：（1）构件三角网数字高程模型；（2）寻找等高线通过点；（3）等高线点追踪；（4）等高线光滑。 3 （1）近似表示地球的形状和大小，并且其表面为等位面的旋转椭球； （2）与大地水准面最接近的地球椭球 （3）与某区域或一个国家大地水准面最为密合的地球椭球 （4）确定参考椭球面与大地水准面的相关位置，使参考椭球面在一个国家或地区范围内与大地水准面最佳拟合； （5）单点定位法和多点定位法 4 （1）由整体到局部，先控制后碎部 （2）防止误差积累，保证精度均匀 （3）技术设计、实地选点、标石埋设、控制网观测和计算。 5 （1）将一系列相邻控制点连接成折线形，并测定各转折角和边长，再根据起算数据计算导线点坐标的一种控制测量方法。 （2）优点：布设灵活，通视要求低；缺点：图形强度差 （3）附合导线、闭合导线、支导线、附合导线网、自由导线网