地球坐标系
地理坐标系统学习
任意投影：既不具备等角性质，又没有等面 积性质的投影，统称为任意投影。
等距离投影：在任意投影中，如果沿某一方 向的长度比等于1，即a=1或b＝1，则这种投影 称为等距离投影。
投影面：
在地图投影中，首先将地球面投影到 圆锥、圆柱、平面这些可展的曲面上，然 后将这些可展平面沿母线剪开，展开成平 面，因此相应可得到圆锥投影、圆柱投影 、方位投影
种曲线。 伪方位投影：投影中纬线为同心圆，经线为交于圆心
的曲线。 多圆锥投影：投影中纬线为同轴圆圆弧，其圆收在中
央直经线上，经线为对称中央直经线的曲线。
3.2我国地理信息系统中地图投影的应用
我国的各种地理信息系统中采用了与 我国基本比例尺地形图一致的地图投影 系统，即：
大于等于1∶50万的地形图，采用高 斯—克吕格投影；
地球自转角速度ω=7.292115×10-5rad/s
MAPGIS中我国常用的大地坐标系
我国的大地控制网
由平面控制网和高程控制网组成。
由精确测定平面位置和高程的典型的具有控制意义 的点组成，它是测制地图的基础。
平面控制网 :
• 平面控制网采用平面控制测量确定控制点的平 面位置，即大地经度（L）和大地纬度（B）。其 主要方法是三角测量和导线测量。
地球物理联合会（IUGG）1975年推荐的椭球。 主要参数为：
长半轴α=6378140米，地球重力场二阶带球谐系数 Ј2=1/298.3，引力常数与地球质量的 GM=3.986005×1014m3/s2
地球自转角速度ω=7.292115×10-5rad/s 3）新1954北京坐标系 1980西安坐标系
3.1.2地图投影的变形
投影
地理坐标系分类
地理坐标系分类地理坐标系是地球表面上点的位置的数学表示。
它是地理信息系统（GIS）的基础，也是地球科学研究的基础。
在GIS中，地理坐标系是用来表示和处理地理空间数据的基本要素，它是一个由经度和纬度组成的二维坐标系。
在本文中，我们将讨论地理坐标系的分类。
1. 大地坐标系大地坐标系是最常用的地理坐标系。
它是基于地球形状的数学模型，通常使用经度和纬度来表示地球上的位置。
大地坐标系有很多不同的标准，包括WGS84、NAD83和GDA94等。
这些标准通常是由国际或地区性组织制定的，以确保地理空间数据的一致性和互操作性。
2. 投影坐标系投影坐标系是将地球表面上的点映射到平面上的坐标系。
它是在大地坐标系的基础上建立的，可以将地球表面上的曲线和面元素转换为平面上的线和面元素。
投影坐标系有很多不同的类型，包括等角投影、等积投影和等距投影等。
每种投影类型都具有不同的优点和缺点，适用于不同的应用场景。
3. 本地坐标系本地坐标系是在大地坐标系或投影坐标系的基础上建立的，用于表示具体地理区域内的位置。
本地坐标系通常使用局部坐标系，如UTM（通用横轴墨卡托投影）或州平面坐标系等。
这些坐标系通常是根据具体的地理区域和应用需求而设计的，以便更好地处理和分析地理空间数据。
4. 三维坐标系三维坐标系是用来表示地球表面上的点的三维位置的坐标系。
它是在大地坐标系或投影坐标系的基础上建立的，可以表示地球表面上的点的高度或深度。
三维坐标系通常使用经度、纬度和高度来表示地球表面上的点的位置。
总结地理坐标系是地球科学研究和GIS应用的基础。
在本文中，我们讨论了地理坐标系的分类，包括大地坐标系、投影坐标系、本地坐标系和三维坐标系。
每种坐标系都有其独特的优点和缺点，适用于不同的应用场景。
了解这些坐标系的分类和应用可以帮助我们更好地处理和分析地理空间数据。
大地测量学常用的坐标系
大地测量学常用的坐标系引言大地测量学是研究地球形状、大小、重力场及其变化的科学，广泛应用于工程测量、地图制图、导航定位等领域。
在进行测量和定位时，需要采用合适的坐标系来描述地球表面的点和其相对位置关系。
本文将介绍大地测量学中常用的坐标系。
地心坐标系（Geocentric Coordinate System）地心坐标系是以地球质心为原点建立的坐标系，常用来描述地球内部重力场的分布以及地球形状的变化。
地心坐标系的三个坐标轴分别指向地球的北极、本初子午线和赤道平面，称为北极轴、子午轴和赤道轴。
地心坐标系的优点是在研究全球性的问题时非常有用，可以精确描述地球形状和大小的变化。
大地坐标系（Geodetic Coordinate System）大地坐标系是基于地球表面形状和地球椭球体模型建立的坐标系。
在大地坐标系中，使用经度（longitude）和纬度（latitude）来确定地球表面上点的位置。
经度是指从本初子午线开始，沿赤道向东或向西测量的角度，纬度是指从赤道开始，沿黄道向北或向南测量的角度。
大地坐标系常用于地图制图和导航定位等应用中。
投影坐标系（Projected Coordinate System）投影坐标系是为了适应地球表面的非平面特性而引入的。
在投影坐标系中，地球表面上的经纬度坐标被投影到一个平面上，从而实现对地图的制作和使用。
不同的投影方式会导致不同的形变问题，如面积变形、角度变形和长度变形等。
常见的投影坐标系有墨卡托投影、麦卡托投影、兰伯特投影等。
本地坐标系（Local Coordinate System）本地坐标系是根据地球表面的局部特征建立的坐标系，主要用于工程测量和定位。
在本地坐标系中，原点和坐标轴的选择由具体的测量任务和地理特征决定。
本地坐标系可以使用笛卡尔坐标系或极坐标系来表示。
与其他坐标系相比，本地坐标系的优势在于简化了测量计算和数据处理的过程。
结论在大地测量学中，常用的坐标系包括地心坐标系、大地坐标系、投影坐标系和本地坐标系。
什么是WGS84坐标系
什么是WGS84坐标系1.概述WGS84坐标系，全称为世界大地测量系统（英语：World Geodetic System）是一种用于地图学、大地测量学和导航（包括全球定位系统）的大地测量系统标准。
WGS包含一套地球的标准经纬坐标系、一个用于计算原始海拔数据的参考椭球体，和一套用以定义海平面高度的引力等势面数据。
2.WGS84椭球体WGS84坐标是一种地心坐标系，坐标原点为地球质心，它采用一个十分近似于地球自然形状的参考椭球作为描述和推算地面点位置和相互关系的基准面。
一个大地坐标系统必须明确定义其三个坐标轴的方向和其中心的位置。
通常人们用旋转椭球的短轴与某一规定的起始子午面分别平行干地球某时刻的平均自转轴和相应的真起始子午面来确定坐标轴的方向。
若使参考椭球中心与地球平均质心重合，则定义和建立了地心大地坐标系。
它是航天与远程武器和空间科学中各种定位测控测轨的依据。
WGS84椭球参数如下：WGS84椭球体3.WGS84坐标系历史WGS84坐标系是为GPS全球定位系统使用而建立的坐标系统，通过遍布世界的卫星观测站观测到的坐标建立，其初次WGS84的精度为1-2m。
在1994年1月2号，通过10个观测站在GPS测量方法上改正，得到了WGS84（G730），G表示由GPS测量得到，730表示为GPS时间第730个周。
GPS观测站1996年，National Imagery and Mapping Agency (NIMA) 为美国国防部 (U.S.Departemt of Defense, DoD)做了一个新的坐标系统。
这样实现了新的WGS版本：WGS（G873）。
其因为加入了USNO站和北京站的改正，其东部方向加入了31-39cm 的改正。
所有的其他坐标都有在1分米之内的修正。
海军导航卫星系统第三次精化：WGS84（G1150），于2002年1月20日启用，它是全球定位系统使用的参考系统，整体误差在±1 m之内。
天球坐标系和地球坐标系
天球坐标系和地球坐标系天球坐标系天球坐标系是利用基本星历表的数据把基本坐标系固定在天球上，星历表中列出一定数量的恒星在某历元的天体赤道坐标值，以及由于岁差和自转共同影响而产生的坐标变化。
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。
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：图2-1 天球直角坐标系与球面坐标系对同一空间点，天球空间直角坐标系与其等效的天球球面坐标系参数间有如下转换关系：2.1.2地球坐标系地球坐标系有两种几何表达方式，即地球直角坐标系和地球大地坐标系。
1．地球直角坐标系的定义地球直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点，Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系。
2.地球大地坐标系的定义地球大地坐标系的定义是：地球椭球的中心与地球质心重合，椭球的短轴与地球自转轴重合。
空间点位置在该坐标系中表述为（L，B，H）。
地球直角坐标系和地球大地坐标系可用图2-2表示：图2-2 地球直角坐标系和大地坐标系对同一空间点，直角坐标系与大地坐标系参数间有如下转换关系：2.1.3站心赤道直角坐标系与站心地平直角坐标系1．站心赤道直角坐标系2．站心地平直角坐标系以P1为原点，以P1点的法线为z轴（指向天顶为正），以子午线方向为x轴（向北为正），y轴与x，z垂直（向东为正）建立的坐标系叫站心地平直角坐标系。
测绘技术中常见的坐标系介绍
测绘技术中常见的坐标系介绍导语：在测绘技术中，坐标系是一个非常重要的概念，它能够准确描述和定位地理信息。
本文将介绍测绘技术中常见的坐标系，包括地理坐标系、平面坐标系和投影坐标系，并讨论它们的应用和特点。
一、地理坐标系地理坐标系是用来表示地球上某一点位置的坐标系。
它的基本单位是度，可以精确到小数点后的位置。
地理坐标系一般使用经度和纬度来表示地球上的点，经度表示东西方向上的位置，纬度表示南北方向上的位置。
地理坐标系的一个重要特点是它能够保持地球表面真实的地理形状和地理距离。
这是因为地理坐标系是基于地球表面的椭球体模型来定义的，所以在测量和计算时能够考虑地球的曲率和形变。
地理坐标系在地理信息系统（GIS）中得到广泛应用。
通过使用地理坐标系，我们可以准确地描述和分析地球上的各种地理信息，如地图、空间数据和遥感图像。
二、平面坐标系在实际的测绘和地图制作中，为了方便表示和计算，通常会将地理坐标系投影到一个平面上，形成平面坐标系。
平面坐标系可以将地球上的三维点投影到一个二维坐标系中，使其落在平面上。
常见的平面坐标系有UTM坐标系、高斯-克吕格坐标系等。
这些平面坐标系使用不同的投影方法来将地理坐标转换为平面坐标。
平面坐标系的一个重要特点是它可以忽略地球的曲率和形变，从而简化测量和计算。
但是由于投影过程中会引入一定的误差，所以在大范围地图制作中需要考虑投影误差的修正。
三、投影坐标系投影坐标系是基于平面坐标系的一种特殊表示方法。
它使用一组坐标轴来表示地图上的点，并通过投影方法将地图上的点与地理坐标进行对应。
投影坐标系通常使用笛卡尔坐标系的形式，以米或英尺为单位。
它在地图制作和测绘工程中广泛应用，能够准确表示和测量实际地图上的位置和距离。
不同的地区和国家使用不同的投影坐标系，如横轴墨卡托投影、兰伯特投影等。
这些投影坐标系在保证地图形状的同时，还能控制地图上的形变和比例尺。
投影坐标系在工程测绘、地图制作、导航和地图分析中都有重要应用。
10.2(地球)参心坐标系
§10.2（地球）参心坐标系10.2.1参考椭球定位与定向的实现方法建立（地球）参心坐标系，需进行下面几个工作：①选择或求定椭球的几何参数（长短半径）；②确定椭球中心位置（定位）；③确定椭球短轴的指向（定向）；④建立大地原点。
椭球的几何参数一般可选IUGG 推荐值，下面主要讨论参考椭球的定位与定向。
对于地球和椭球可分别建立空间直角坐标系XYZ O Z Y X O --和1111。
两者的相对关系，可用三个平移参数000,,Z Y X （椭球中心O相对于地心1O 的平移参数）和三个绕坐标轴的旋转参数z y x εεε,,（表示参考椭球定向）来表示。
传统做法是：首先选定某一适宜的点K 作为大地原点，在该点上实施精密的天文测量和高程测量，由此得到该点的天文经度K λ，天文纬度K ϕ，至某一相邻点的天文方位角K α和正高K H 正，以大地原点垂线偏差的子午圈分量K ξ，卯酉圈分量K η，K N （大地原点的大地水准面差距）和z y x εεε,,等六个参数值，根据广义的垂线偏差公式和广义的拉普拉斯方程式可得：z K K x K y K K K K tg L εϕλελεϕηλ++--=)cos sin (sec )sin cos (K x K y K K K B λελεξϕ---= (10-1) K K x K y K K K K tg A ϕλελεϕηαsec )cos sin (+--=K K K K x K y K K K e N N H H ϕϕλελεcos sin )sin cos (2-++=正(10-2) 得到相应的大地经度K L ，大地纬度K B ，至某一相邻点的大地方位角K A 和大地高K H 。
由上面四个公式可看出,K K K N ,,ξη替换了原来的的定位参数000,,Z Y X 。
顾及椭球定向的两个平行条件，即0,0,0===z y x εεε (10-3) 代入（10-1）式和（10-2）式得K K K K L ϕηλsec -=K K K B ξϕ-= (10-4) K K K K tg A ϕηα-=K K K N H H +=正 (10-5)参考椭球定位与定向的方法可分为两种：一点定位和多点定位。
地球坐标是什么意思
地球坐标是什么意思地球坐标，顾名思义，是用来描述地球上任何一个点的位置的参考系统。
在地球坐标系统中，我们为地球上每一个点或者地理实体都赋予了唯一的坐标值，这样就可以准确地定位和描述它们所在的位置。
地球坐标的分类地理坐标地理坐标是描述地球表面任意点位置的坐标系统。
常用的地理坐标系统有经纬度和纬度经度坐标系统。
经纬度是最常见的地球坐标系统，通过经度和纬度两个值来表示地球表面上任意点的位置。
经度是指地球表面上的东西方向，纬度是指地球表面上的南北方向。
海拔坐标海拔坐标是指地球上某个点相对于海平面的高度。
海拔坐标常用来描述山脉、山峰、建筑物等物体的高度。
平面坐标平面坐标是指使用平面直角坐标系来描述地球上的点的位置。
平面坐标系统通常采用XY坐标系，通过定义一个原点和两个相互垂直的轴来确定一个点的位置。
三维坐标三维坐标系统是将地球上的点的位置描述为一个三维空间中的一个点。
通常使用笛卡尔坐标系来表示三维坐标，包括X轴、Y轴、Z轴。
地球坐标的应用定位导航地球坐标系统广泛应用于定位和导航领域。
通过GPS技术和地理信息系统，我们可以根据地球坐标系统准确定位并导航到目的地。
资源管理地球坐标系统在资源管理和环境保护中起着重要作用。
通过地球坐标系统，我们可以精确地标记和管理自然资源、城市规划等，帮助实现合理规划和可持续发展。
科学研究在科学研究中，地球坐标系统被广泛应用于地质勘探、气象研究、气候变化监测等领域。
通过准确的地球坐标系统，科学家们能够更深入地了解地球的结构和变化规律。
结语地球坐标系统是一个用来描述地球上任何位置的参考系统，通过不同的坐标系统，我们可以准确地标记和定位地球上的各种点和实体。
地球坐标系统在社会生活、科学研究和工程应用中发挥着不可替代的作用，为我们更好地认识、保护和利用地球提供了重要的支持。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、地心坐标系统 1、大地坐标系（geodetic coordinate system）
大地坐标（B，L，H）
地面点大地经度：L， 0o~360o或0o~±180o 地面点大地纬度：B，
G
N
L
P
H
P0
O L
KP
B
0o~±90o
地面点大地高：H， 可正可负。
S
参考椭球
GNSS坐标系统及转换
一、地心坐标系统
基本面、线
赤道面 起始大地子午面：NGS 椭球面法线
G
N
P
O
S
参考椭球
GNSS坐标系统及转换
一、地心坐标系统
1、大地坐标系（geodetic coordinate system）
大地坐标（B，L，H）
测站法线：PKP 测站大地子午面：NP0S
G
N
P0
P
O
KP
S
参考椭球
GNSS坐标系统及转换
CTP
yp xp
O
协议赤道
xt
X CTS
瞬时
YCTS
赤道
yp
xp
yt
地球瞬时坐标系与协议地球坐标系
GNSS坐标系统及转换
一、地心坐标系统
• 天文联合会(IAU)和大地测量与地球物理联合会
(IUGG) 建议采用国际上5个纬度服务(ILS)站以 1900～1905年的平均纬度所确定的平极作为基准 点，通常称为国际协议原点CIO (Conventional International Origin)
GNSS坐标系统及转换
一、地心坐标系统
• 国际极移服务 ( IPMS ) 和国际时间局( BIH )等机构分别用 不同的方法得到地极原点。 与CIO相应的地球赤道面称为 平赤道面或协议赤道面 。
GNSS坐标系统及转换
一、地心坐标系统
平地球坐标系和瞬时（真）地球坐标系
瞬时（真）地球坐标系 Z轴与瞬时地球自转轴重合或平行的地球坐标系 平地球坐标系 Z轴指向空间中某一固定点（平极）的地球坐标系
坐标系统是由原点位置、3个坐标轴的指向和 尺度所定义，根据坐标轴指向的不同，可划分为 两大类坐标系：天球坐标系和地球坐标系。
由于坐标系相对于时间的依赖性，每一类坐
标系又可划分为若干种不同定义的坐标系。 不 管采用什么形式，坐标系之间通过坐标平移、旋
转和尺度转换，可以将一个坐标系变换到另一个
坐标系去。
地球自转轴存在相对于地球体自身内部结构的相对位置变
化，从而导致极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种现 象称为极移。 某一观测瞬间地球极所在的位置称为瞬时极，某段时间 内地极的平均位置称为平极。地球极点的变化，导致地面点的 纬度发生变化。
GNSS坐标系统及转换
一、地心坐标系统
Z CTS
Zt
格林尼治 平子午线
ω =7292115×10-11rads-1±0.150×10-11rads-1
GNSS坐标系统及转换
一、地心坐标系统
4、2000国家大地坐标系 背景
• 上世纪八九十年代以来，国际上通行以地球质量中心作为 坐标系原点，采用以地球质心为大地坐标系的原点，可以 更好地阐明地球上各种地理和物理现象, 特别是空间物体
地心大地坐标系的定义:
地球大地坐标系的定义是：原点 与地球质心重合椭球的短轴与地球自 转轴重合。空间点位置在该坐标系中 表述为（L，B，H）。 地球直角坐标系和地球大地坐标系可 用图表示：
直角坐标系和大地坐标系
GNSS坐标系地坐标系（geodetic coordinate system）
GNSS坐标系统及转换
经典大地测量中的坐标系统
常见的坐标系统
u空间直角坐标系
u大地坐标系 u平面直角坐标系
GNSS坐标系统及转换
一、地心坐标系统
地心空间大地直角坐标系的定义:
原点O与地球质心重合，Z轴指向 地球北极，X轴指向地球赤道面与格林 尼治子午圈的交点，Y轴在赤道平面里 与XOZ构成右手坐标系。
Slide 17
GNSS坐标系统及转换
一、地心坐标系统
类型：协议地球坐标系，地心地固坐标系（ECEF）
定义:原点：地球的质心
Z轴：指向BIH1984.0定义的CTP（协议地球极）方向 X轴：指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道的交点 Y轴：和Z,X构成右手系
椭球（国际大地测量与地球物理联合会第17届年会）
的运动。
GNSS坐标系统及转换
一、地心坐标系统
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。
2、大地空间直角坐标系（space rectangular coordinate system）
原点及轴向
原点：椭球中心O
Z 轴：与椭球短轴重合， 指 向北极方向 X轴：指向起始大地子午 面与椭球赤道的交点方向
X
G
Z
N
H
P
P0
O L
KP
B
Y
Y轴：构成右手坐标系
S
参考椭球
GNSS坐标系统及转换
一、地心坐标系统
GNSS坐标系统及转换
2.2.1 GNSS坐标系统
GNSS坐标系统及转换
天球坐标系和地球坐标系: 全球定位系统（GPS）的最基本任务是确定用户 在空间的位置。而所谓用户的位置，实际上是指该 用户在特定坐标系的位置坐标，位置是相对于参考 坐标系而言的，为此，首先要设立适当的坐标系。
GNSS坐标系统及转换
平地球坐标(X,Y,Z)和瞬时（真）地球坐标(x,y,z)的转换关系
GNSS坐标系统及转换
一、地心坐标系统
CIO-BIH经度零点 通过CIO和天文经度零点的子午线称为起 始子午线，其与CIO赤道的交点称为赤道 参考点或CIO-BIH经度零点
GNSS坐标系统及转换
一、地心坐标系统
3、WGS-84坐标系
长半径 : 6378137 2m 扁率 : f 1/298.2572 23563
GNSS坐标系统及转换
一、地心坐标系统
长半径： a=6378137±2（m）； 地球引力常数： GM=3986005×108m3s-2±0.6×108m3s-2； 正常化二阶带谐系数： C20= -484.16685×10-6±1.3×10-9； J2=108263×10-8 地球自转角速度：
2、大地空间直角坐标系（space rectangular coordinate system）
大地空间直角坐标（X，Y，Z）
地面点X坐标： OP1 地面点Y坐标： P1 P2
地面点Z坐标： PP2
X
G
Z
N
L H
P
P0
Z
P 1
X
O
B
Y
P2
Y
KP
S
参考椭球
GNSS坐标系统及转换
一、地心坐标系统
地轴相对于地球本身相对位置变化（极移）