坐标系的概念

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平面直角坐标系的基本概念

平面直角坐标系的基本概念

平面直角坐标系的基本概念在数学中,平面直角坐标系是用来描述平面上点的位置的一种方法。

它由两条互相垂直的直线组成,称为x轴和y轴,它们的交点被定义为原点O。

下面将介绍平面直角坐标系的基本概念和相关术语。

1. 坐标轴和原点:平面直角坐标系由两条相交于原点的直线组成,水平的直线称为x 轴,垂直的直线称为y轴。

原点O表示坐标轴的交点,同时也是平面上所有坐标的起点。

2. 坐标和有序对:在平面直角坐标系中,每个点都可以用一个有序对(x, y)表示。

其中,x是该点在x轴上的投影距离,y是该点在y轴上的投影距离。

有序对(x, y)的x称为横坐标或x坐标,y称为纵坐标或y坐标。

通过横纵坐标的组合,可以唯一确定平面直角坐标系上的每个点。

3. 象限:平面直角坐标系将平面分为四个象限,分别记作第一象限、第二象限、第三象限和第四象限。

第一象限位于x轴和y轴的正半轴部分,第二象限位于y轴的正半轴和x轴的负半轴部分,第三象限位于x轴和y轴的负半轴部分,第四象限位于x轴的正半轴和y轴的负半轴部分。

4. 距离公式:在平面直角坐标系中,两点之间的距离可以使用距离公式来计算。

设两点的坐标分别为(x1, y1)和(x2, y2),则两点之间的距离d可以通过以下公式计算:d = √[(x2 - x1)² + (y2 - y1)²]5. 中点公式:中点公式用于计算连接两点的线段的中点坐标。

设两点的坐标分别为(x1, y1)和(x2, y2),则中点的坐标为:(x, y) = [(x1 + x2) / 2, (y1 + y2) / 2]6. 斜率公式:斜率公式用于计算两点之间连线的斜率。

设两点的坐标分别为(x1, y1)和(x2, y2),则连线的斜率k可以通过以下公式计算:k = (y2 - y1) / (x2 - x1)7. 图形的方程:在平面直角坐标系中,各种图形(如直线、曲线、抛物线等)可以通过方程来表示。

例如,一条直线的方程可表示为y = mx + b,其中m 为斜率,b为y轴截距。

常用坐标系与高程系简介

常用坐标系与高程系简介

常用坐标系与高程系简介2009-09-27 10:06:45| 分类:GIS技术| 标签:|字号大中小订阅坐标系的概念1.坐标系的定义:如果空间上任意一点P的位置,可以用一组基于某一时间系统时刻t的空间结构的数学描述来确定,则这个空间结构可以称为坐标系,数学描述称为P点在该坐标系中的坐标。

牛顿运动学原理要求坐标系是惯性的,惯性是每个物体所固有的当没有外力作用时保持静止或匀速直线运动的属性,基于这个特性,惯性坐标系的定义需与时间无关,通常这样的坐标系需要三个属性来描述(这应该是三维空间的本性吧),首先一个是原点(O),就是坐标系的中心点,第二个是过原点的任意直线(这里称为Z轴),第三个是过原点且与Z轴不重合的任意直线(这里称为X轴),如果X轴与Z轴垂直,会带来较优美的数学描述,我们称这样的坐标系是笛卡尔坐标系。

P点的位置可以用P到原点的距离r,OP与Z轴的夹角,OP与X 轴的夹角来描述(当然也可以有其它等价描述),可以证明这个描述确定的P点是唯一的。

2.GPS领域常用坐标系模型:在GPS测量中,最常用的坐标系模型是协议地球坐标系,该坐标系随同地球一起旋转,讨论随地球一起自转的目标位置,用这类坐标系方便;另外一类是协议天球坐标系,这个坐标系随同太阳系一同旋转,与地球自转无关,讨论卫星轨道运动时,用这类坐标系方便。

天球坐标系的定义是这样的,原点是地球质心(O),Z轴指向地球自转轴(天极,向北为正),X轴指向春分点,根据春分点的定义可以证明X轴与Z轴互相垂直,且X轴在赤道面上,同时为数学描述方便,引入与XOZ成右手旋转关系的Y轴。

因为地球自转轴受其它天体影响(日、月)在空间产生进动,使得春分点变化(章动和岁差),导致用“瞬时天极”定义的坐标系不断旋转,而旋转的坐标系表现出非惯性的特性,不能直接应用牛顿定律。

我们可以用某一历元时刻的天极和春分点(协议天极和协议春分点)定义一个三轴指向不变的天球坐标系,称为固定极天球坐标系。

高考数学中的坐标系及相关概念

高考数学中的坐标系及相关概念

高考数学中的坐标系及相关概念坐标系是高考数学中的一个非常重要的概念,它将我们所研究的问题与数轴或者平面上的点一一对应。

在高考数学中,我们会涉及到不同类型的坐标系,如直角坐标系和极坐标系,不同的坐标系对应的相关概念也不同。

接下来,让我们一起来探究高考数学中的坐标系及相关概念。

一、直角坐标系直角坐标系通常也被称作笛卡尔坐标系,它是一种平面坐标系,由两条数轴所构成,也就是我们经常说的x轴和y轴。

在直角坐标系中,我们可以用有序数对表示平面上的点,即(x,y),其中x表示横坐标,y表示纵坐标。

这两个数分别对应我们平面上的水平和垂直方向。

例如,点A的坐标为(2,3),表示它在x轴上的坐标为2,y轴上的坐标为3。

与之对应,我们可以将一条直线或者一个图形用一条或者多条方程式表示出来,这样方便我们对它们进行进一步的分析和计算。

在高考数学中,我们常常需要根据已知的条件,求解出未知量的值。

在直角坐标系中,我们可以使用代数的方法进行求解,比如我们可以通过联立两个方程式,解出它们的解集。

另外,在直角坐标系中还有一些特殊的图形,如直线、抛物线、圆等,它们都有自己的特殊性质和求解方法。

在应用题中,我们还可以利用直角坐标系解决实际问题,如计算两个地点之间的距离、判断一个点是否在一个矩形之内。

二、极坐标系相比于直角坐标系,极坐标系更为抽象,也更为灵活。

在极坐标系中,一个点不再是用有序数对表示,而是用它与极轴的距离和极角的度数表示。

其中极轴是数学家所定义的一条射线,它的角度为0度。

极角表示该点与极轴的夹角,通常用弧度制表示。

例如,一个点离极轴的距离为2,与极轴的夹角为60度,则它的极坐标为(2, Pi/3)。

其中,Pi/3是60度的弧度制表示。

在高考数学中,极坐标系通常用来描述一些特殊的图形,如双曲线、极坐标方程、极坐标直角坐标系等。

利用极坐标系可以帮助我们更好地理解这些图形的特点和性质。

另外,在应用题中,也会有一些需要用到极坐标系的情形,如描述风向和风速、计算一艘船到某个港口的距离和角度等。

直角坐标系的概念

直角坐标系的概念

直角坐标系的概念直角坐标系是数学中常用的一种坐标系,用于描述平面或空间中点的位置。

直角坐标系由两条互相垂直的线段(通常称为坐标轴)构成,其中一条被定义为x轴,另一条被定义为y轴。

这两条坐标轴的交点被称为原点,通常表示为O。

在直角坐标系中,每个点都可以用一个有序数对(x, y)来表示,其中x表示该点在x轴上的位置,y表示该点在y轴上的位置。

x轴和y轴划分了整个平面或空间的区域,形成了四个象限,分别为第一象限、第二象限、第三象限和第四象限。

下面以平面直角坐标系为例,介绍直角坐标系的概念和特点。

一、平面直角坐标系的特点平面直角坐标系是由两条相互垂直的线段构成的。

其中一条线段被定义为x轴,另一条线段被定义为y轴。

它们的交点被定义为原点O。

1. 坐标轴:x轴和y轴都是无限延伸的直线,它们相交于原点O,并将平面划分为四个象限。

2. 坐标轴正方向:x轴从左往右延伸,正方向为右;y轴从下往上延伸,正方向为上。

3. 坐标轴单位:x轴和y轴上的单位长度可以自行确定,常用的单位包括厘米、米、英寸等。

4. 笛卡尔坐标表示法:平面直角坐标系使用笛卡尔坐标表示法,即每个点都可以用一个有序数对(x, y)来表示。

其中x表示该点在x轴上的位置,y表示该点在y轴上的位置。

5. 象限:平面直角坐标系将平面划分为四个象限,分别为第一象限、第二象限、第三象限和第四象限。

其中第一象限是x轴和y轴的正半轴所在的象限,其他象限依次逆时针排列。

二、平面直角坐标系的应用平面直角坐标系在数学和物理学中广泛应用,它提供了一种简便的方式来描述点的位置和计算与坐标有关的问题。

1. 几何图形的定位:平面直角坐标系可以用于定位几何图形上的点,通过给定的坐标可以精确描述图形上的点的位置。

2. 函数图像的表示:平面直角坐标系可用于绘制函数图像,其中横坐标表示自变量,纵坐标表示因变量,通过绘制函数曲线可以直观地观察函数的性质。

3. 向量运算:平面直角坐标系可以用于进行向量的加法、减法和数乘等运算。

简述坐标系的概念

简述坐标系的概念

坐标系是数学中的一个基本概念,它用于描述空间中点的位置和方向。

本文将简述坐标系的概念,主要包含以下几个方面的内容:参考物、三个维度、坐标单位、原点、方向、坐标值、变换和应用领域。

1. 参考物坐标系中的参考物是坐标系的参照物,可以是静止的物体,也可以是运动的物体。

参考物的作用是确定坐标系的原点和方向。

2. 三个维度了解坐标系的前提是了解三个维度的概念。

三维空间是指存在于自然界的空间特征,通常我们所说的三个维度是长度、高度和深度。

这三个维度构成了我们生活中所熟悉的三维空间。

3. 坐标单位了解坐标系需要掌握坐标单位的定义和性质。

坐标单位是描述空间位置的数字表示,如笛卡尔坐标、极坐标等。

不同的坐标系采用不同的坐标单位,但它们的共同目的是描述空间中的位置和方向。

4. 原点原点是坐标系中的一个重要组成部分,它代表了坐标系的零点。

在笛卡尔坐标系中,原点通常代表了中心位置。

原点的作用是确定坐标系的起点和方向。

5. 方向了解坐标系的方向是掌握坐标系的关键。

方向可以用角度、倾斜度等指标来衡量。

在二维坐标系中,方向通常用水平方向和垂直方向来表示;在三维坐标系中,方向则用三个相互垂直的平面来表示。

6. 坐标值坐标值是指定位于三个维度中的一个特定位置。

我们可以使用数字来代表位置,这些数字被称为坐标值。

例如,在二维笛卡尔坐标系中,点的坐标值可以用(x, y)来表示;在三维笛卡尔坐标系中,点的坐标值可以用(x, y, z)来表示。

7. 变换变换是坐标系中另一个重要概念。

常见的变换有平移、旋转、缩放等。

这些变换可以用来描述物体在空间中的移动、旋转和缩放等操作。

通过变换,我们可以方便地研究物体的位置和形状的变化。

8. 应用领域了解了坐标系的概念和性质,接下来我们就可以了解坐标系在日常生活中的应用。

例如,几何问题可以用坐标法来解答;在物理学中,力学、电磁学等领域都广泛使用坐标系来描述物理现象;在计算机图形学中,坐标系被用来描述图像的像素位置和方向;在地理学中,经纬度坐标系被用来描述地球表面上的位置和方向等等。

什么是坐标系与坐标

什么是坐标系与坐标

什么是坐标系与坐标坐标系是数学中用来描述和表示空间中各个点位置的系统。

它由一个由两根或三根相互垂直的坐标轴组成,分别称为x轴、y轴(或z 轴)。

通过确定每个点在坐标系中的位置,我们可以准确地描述和定位物体在空间中的位置。

坐标是指在坐标系中的一个点的位置。

为了表示一个点的位置,我们需要确定它在坐标系中沿着每个轴的偏移量。

在二维坐标系中,一个点的坐标通常用(x, y)表示;在三维坐标系中,一个点的坐标通常用(x, y, z)表示。

在二维平面中,以原点为中心向右向上分别构造两条垂直的坐标轴,x轴和y轴。

x轴表示水平方向,y轴表示垂直方向。

任意一个点的位置都可以通过它在x轴和y轴上的偏移量来表示。

例如,点A的坐标为(3, 4),表示它距离x轴的偏移量为3,距离y轴的偏移量为4。

在三维空间中,以原点为中心向右向上向前分别构造三条垂直的坐标轴,x轴、y轴和z轴。

x轴表示水平方向,y轴表示垂直方向,z轴表示前后方向。

任意一个点的位置都可以通过它在x轴、y轴和z轴上的偏移量来表示。

例如,点B的坐标为(2, -1, 5),表示它距离x轴的偏移量为2,距离y轴的偏移量为-1,距离z轴的偏移量为5。

坐标系和坐标在数学中有广泛的应用。

在几何学中,我们可以利用坐标系和坐标来描述和分析平面图形和立体图形的性质。

在物理学中,坐标系和坐标被用于描述和计算物体的位置、速度和加速度等物理量。

在计算机图形学中,坐标系和坐标被用于表示和渲染三维图像和动画。

总而言之,坐标系和坐标是数学中描述和定位空间中各个点位置的重要工具。

通过确定每个点在坐标系中的位置,我们可以准确地描述和定位物体在空间中的位置,进而进行各种数学和物理分析。

坐标系和坐标的概念在数学和相关学科中有着广泛的应用和研究。

坐标系的概念

坐标系的概念坐标系是数学中常用的一种工具,用于描述和表示空间中的点的位置。

它是通过一组数值,将点与参考系之间建立起一种对应关系。

在几何学、物理学、工程学和计算机科学等领域,坐标系被广泛应用。

本文将介绍坐标系的概念、种类以及使用方法。

一、坐标系的概念坐标系是一种描述空间中点位置的方式。

它以参考对象为基准,选取几个互相垂直的线作为参照,通过在这些线上标注数值,来表示点的位置。

一般来说,坐标系由原点和坐标轴组成。

原点是参考对象上的一个点,用于确定坐标轴的位置。

坐标轴是以原点为中心的直线,垂直交叉形成的一组直角线。

二、坐标系的种类1. 二维直角坐标系(笛卡尔坐标系)二维直角坐标系是最常见的坐标系。

它有两个相互垂直的坐标轴,分别是x轴和y轴。

x轴是水平方向的坐标轴,y轴是垂直方向的坐标轴。

坐标系中的点可以通过两个数值(x,y)来表示,即横坐标和纵坐标。

2. 三维直角坐标系三维直角坐标系是在二维直角坐标系的基础上加上了一条垂直于xy 平面的z轴。

该坐标轴与xy平面相交于原点。

在三维直角坐标系中,点的位置需要通过三个数值(x,y,z)来确定。

3. 极坐标系极坐标系是一种使用极径和极角来表示点的位置的坐标系。

它将点的位置与参考点(原点)的距离和与参考方向的角度联系起来。

极径表示点到原点的距离,极角表示与参考方向的夹角。

极坐标系适用于描述圆形和对称图形。

三、坐标系的使用方法1. 确定坐标系类型在使用坐标系之前,需要确定所使用的坐标系类型,根据实际情况选择二维直角坐标系、三维直角坐标系或极坐标系。

2. 标注坐标轴在坐标系中,需要标注坐标轴。

一般来说,x轴通常水平方向,y 轴通常垂直方向。

对于三维直角坐标系,还需要添加垂直于xy平面的z轴。

3. 确定原点在坐标系中,需要确定原点的位置。

原点是坐标轴的交点,通常作为参考对象的起点。

4. 描述点的位置使用坐标系时,需要通过数值来描述点的位置。

在二维直角坐标系中,点的位置通过横坐标和纵坐标来表示。

二维平面上的坐标系

二维平面上的坐标系在二维平面上,我们常常使用坐标系来表示点的位置。

坐标系由x轴和y轴组成,这两条轴相互垂直,通过原点O交叉而过。

本文将介绍二维平面上的坐标系以及其基本概念和应用。

一、坐标系的基本概念坐标系是一种表示点位置的系统,它由两条相互垂直的轴组成。

我们将其中一条轴称为x轴,另一条轴称为y轴。

两条轴相交于原点O。

对于任意一点P,我们可以用有序数对(x, y)来表示其坐标,其中x表示点P与y轴正向的距离,y表示点P与x轴正向的距离。

二、直角坐标系直角坐标系是最常见的坐标系形式,也是我们在课本、试卷等各种场合中经常遇到的形式。

直角坐标系中,x轴和y轴相互垂直,并且每个单位长度在两个轴上都是相等的。

我们可以通过将x轴和y轴划分成多个相等的部分来进行度量,这些划分点形成了一个二维网格。

三、坐标系的应用坐标系在数学中有着广泛的应用,尤其在几何学、代数学和物理学等领域中起着重要的作用。

下面将介绍一些常见的应用。

1. 点的表示在二维平面上,我们可以使用坐标系来表示点的位置。

例如,点A 的坐标为(2, 3),表示该点与x轴的距离为2个单位,与y轴的距离为3个单位。

通过坐标系,我们可以精确地确定点在平面上的位置。

2. 直线的表示坐标系也可以用来表示直线的方程。

例如,对于直线y = 2x + 1,其中x和y分别表示点在x轴和y轴上的坐标,2为斜率,1为截距。

通过这个方程,我们可以得到直线上的任意一点,并且可以方便地绘制出这条直线。

3. 图形的绘制在几何学中,坐标系可用于绘制各种图形。

例如,我们可以通过连接两个或多个点来绘制线段,通过连接多个线段来绘制多边形。

借助坐标系,我们可以计算出各个点的坐标,从而绘制出精确的图形。

4. 向量的运算在向量运算中,坐标系也是一个重要的工具。

我们可以用坐标系表示向量,并利用坐标系中的数学运算(如加法、减法、数量积等)来进行向量的运算。

通过坐标系,我们可以更直观地理解向量之间的关系和运算规则。

电气CAD绘中的坐标系和坐标点控制

电气CAD绘中的坐标系和坐标点控制电气CAD(Computer-Aided Design)是一种以计算机技术为基础的电气设计工具,广泛应用于电气工程领域。

在电气CAD绘图过程中,掌握坐标系和坐标点的控制是非常重要的一项技能。

本文将从坐标系的概念入手,详细介绍电气CAD绘图中的坐标系和坐标点控制方法。

一、坐标系的概念坐标系是用来确定物体在空间中位置的一种数学工具。

在电气CAD绘图中,我们常用的坐标系有直角坐标系和极坐标系。

直角坐标系是由两条相互垂直的坐标轴组成,通常称为X轴和Y 轴。

X轴表示水平方向,Y轴表示垂直方向。

坐标系的原点是两条坐标轴相交的点,通常表示为(0,0)。

极坐标系是由一个原点和一个极轴组成,极轴表示放射线的方向。

极坐标系中,点的位置由距离和角度两个参数确定。

二、坐标点的表示方法在电气CAD绘图中,我们通常使用绝对坐标和相对坐标两种方法来表示坐标点。

绝对坐标是指相对于坐标系原点的坐标值。

例如,一个点在直角坐标系中的绝对坐标表示为(x,y)。

相对坐标是指相对于当前位置的坐标值。

例如,一个点在直角坐标系中的相对坐标表示为(dx,dy)。

其中,dx表示相对于当前位置在X轴上的偏移量,dy表示相对于当前位置在Y轴上的偏移量。

三、坐标点控制方法在电气CAD绘图中,我们可以通过以下几种方法来控制坐标点的位置。

1. 输入绝对坐标可以直接通过键盘输入点的绝对坐标,以确保点的精确位置。

例如,在直角坐标系中,输入(x,y)表示点的坐标为(x,y)。

2. 使用相对坐标可以使用相对坐标来描述点的位置。

相对坐标是相对于当前位置的坐标值,在绘图过程中非常灵活。

例如,在直角坐标系中,输入(dx,dy)表示点的坐标为当前位置加上绘图过程中的偏移量。

3. 使用极坐标在某些情况下,使用极坐标可以更方便地描述点的位置。

通过指定距离和角度,可以准确地确定一个点在极坐标系中的位置。

4. 使用参照点在绘图过程中,可以选择一个已知点作为参照点,并使用相对坐标来确定其他点的位置。

小学数学三年级认识简单的坐标系

小学数学三年级认识简单的坐标系坐标系是数学中非常重要的工具,也是三年级学生需要了解的内容之一。

通过学习坐标系,孩子们能够更好地理解和运用数学知识,解决实际生活中的问题。

接下来,我们将介绍关于小学三年级认识简单的坐标系的内容。

1. 了解坐标系的概念坐标系是由横轴和纵轴构成的网格系统,用来确定平面上的点的位置。

横轴被称为x轴,纵轴被称为y轴。

而网格交点上的数字被称为坐标。

在一般的坐标系中,原点位于左下角,它的坐标为(0, 0)。

2. 认识坐标的表示方法在坐标系中,每个点都可以通过它在横轴和纵轴上的位置来表示。

例如,点A在横轴上的位置是2,在纵轴上的位置是3,则点A的坐标表示为(2, 3)。

在表示坐标时,横轴上的位置写在前面,纵轴上的位置写在后面,用逗号隔开。

3. 绘制简单的图形通过坐标系,我们可以绘制各种简单的图形。

例如,我们可以绘制一个点、一条直线或者一个简单的图形。

以绘制一个点为例,只需确定该点的坐标并在该位置画上一个小圆点即可。

4. 了解坐标系中的方向在坐标系中,正方向是向右和向上。

横轴的正方向是向右,纵轴的正方向是向上。

对于横轴,数值越大表示越往右;对于纵轴,数值越大表示越往上。

5. 进一步认识坐标系的应用通过学习和掌握坐标系的基本知识,三年级的学生可以解决一些简单有关位置和方向的问题。

例如,给出两个点的坐标,可以求出它们之间的距离;给出一个点和一个方向,可以判断该点在坐标系中的位置等。

通过以上的学习,三年级的学生可以初步认识和理解简单的坐标系。

坐标系不仅仅是数学中的一个概念,更是应用到其他学科和实际生活中的基本工具。

希望同学们能够通过实际操作和练习,更好地掌握和运用坐标系的知识,提高数学解决问题的能力。

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坐标系的概念东伪偏移falseEasting falEastng :投影平面中为避免横轴(经度方向)坐标出现负值,而所加的偏移量.我国规定将高斯-克吕格投影各带纵坐标轴西移500公里,因此高斯-克吕格投影东伪偏移值为500公里。

如:500000,表示投影的东伪偏移值为500公里。

北伪偏移falseNorthing falNorthng :投影平面中为避免纵轴(纬度方向)坐标出现负值,而所加的偏移量,高斯-克吕格投影需在此注明北伪偏移值,我国高斯-克吕格投影北伪偏移值为0 。

如:0,表示投影的北伪偏移值为0 。

一:需要用到的几个基本概念-------- 球面坐标系1. 几个常涉及到的名词的中英文对照:地形面(Topography);大地水准面(Geoid);参考椭球面(Reference Ellipsoid);基准(Datum);2. 基准:就是一组用于描述其他量的量,比如,描述空间位置的基准为位置基准;描述时间的基准为时间基准。

具体的例子如:位置基准-----椭球有原点、尺度、定向;时间基准-----起点、尺度等。

3. 坐标系转换:首先坐标参照系是由基准和坐标系两部分构成的,坐标系转换实质上是在基准相同的情况下,坐标系之间的相互转换。

比如:在同一基准下(即地球椭球的参数、定位、定向等不变),同一个点既可以用空间直角坐标表示,也可以用大地坐标表示;或者在站心坐标系中,同一个点级可以用站心地平坐标表示,也可以用站心极坐标法表示。

(从这我们也就很容易地明白了:基准转换实质上是基准发生了变化即椭球及其定位定向发生了改变)(无论基准和坐标系哪一个发生了变化就会导致坐标参照系的改变)4. 基准转换:实质上是将同一点从某一个基准或坐标参照系下的坐标转换到另一种坐标基准或者坐标参照系下去,即两种基准(椭球参数、定位、定向)之间的转换。

比如:旧BJ54坐标系下的坐标和CGCS2000大地坐标系之间的转换(因为前者是参心坐标系,后者是地心坐标系)5. 大地基准:是指用于定义地球参考椭球的一系列参数,主要包括:椭球的大小和形状-----只要有长半轴a(Semo--major Axis)和扁率f (Flattening)即可(注意扁率和偏心率不是一个概念),其他参数均可由他们两个推导得出;椭球短半轴(Semi--minor Axis)指向(Orientation):通常与地球的自转轴平行;(另外它还和极移和章动有联系)椭球中心的位置:根据需要确定,若为地心则称为地心椭球,否则称为参心椭球;(注意参考和参心的不同含义)本初子午线(Prime Meridian):通过固定平极和经度原点的天文子午线,通常称为格林尼治子午线。

6. 大地坐标系:以大地基准为基础建立的坐标系称为大地坐标系,也称为椭球坐标系,用(B,L,H)来表示空间任一点的位置。

其中,H是该点沿该点处法线至参考椭球面的距离即是我们通常所说的大地高。

一般在工程测量当中我们很少使用大地高,而是使用正高或者正常高:正高:是空间任一点沿该点处垂线至大地水准面的距离(与大地高的基准面不一样)。

正常高:由于高程方向上的重力值很难精确表达出来,所以引入距离方向上的重力平均值来进行确定高程值,相应的基准面就是似大地水准面,因为它与大地水准面十分接近。

大地水准面差距(N):指的就是空间任一点大地高与正高的差值-------H(大地高)=H(正高)+N;高程异常(sita):指的就是空间任一点大地高与正常高的差值-------H(大地高)=H (正常高)+sita问题:工程测量当中,平面位置与高程位置的控制分开的主要原因是-------我们虽然可以通过GPS精密单点定位或者差分方法得到精度相当高的(X,Y,Z)或者(B,L,H),但是他们都是以椭球参考面为基准的,然而我们却无法精确确定大地水准面差距或者高程异常,因而高程方向的精度一般通过GPS等方法获得的比较低,从而导致我们工程测量当中常常还是采用精密水准测量的方法进行高程控制。

7. 空间直角坐标系/笛卡尔坐标系:实质上点的空间直角坐标就是该点到坐标系原点形成的向径在三个坐标轴上的投影;一般坐标系原点选在参考椭球的中心(参考椭球分为地心椭球和参心椭球),X轴指向本初子午线与赤道的交点,Z轴与地球自转轴平行并指向参考椭球的北极,最终与Y轴形成右手直角坐标系。

一般用(X,Y,Z)来表示任一点的空间位置。

8. 站心坐标系:分为站心地平坐标系(又称直角坐标系并且是左手系)和站心极坐标系:站心地平坐标系:它是以测站标石中心为坐标系原点;以该点出椭球法方向为U轴(uppering);以与U轴垂直并且指向Z轴的方向为N轴(northing);以东方向为E轴(easting);从而形成左手系。

站心地平极坐标系:以测站标石中心为原点;NU轴所在平面为起始平面;顺时针为正方向,空间任一点到原点为向径;从而形成的的坐标系。

二:需要用到的几个基本概念-------- 平面坐标系/格网坐标前言:虽然空间任一点我们都可以在球面坐标系下描述其具体位置,但是在实际应用当中,我们还是习惯于在一个平面二维坐标系中来确定一个点的位置。

由球面坐标系转换到平面二维坐标系是通过所谓的“投影(Projection)”方法实现的,其投影函数的数学表达方式为:x=f1(B,L)y=f2(B,L)其中x,y为平面系下的坐标;B, L为任一点的大地坐标系的经纬度;f1,f2为单值、连续、有界的投影函数。

在一些文献和软件中也称平面坐标为格网坐标。

1. 横轴墨卡托投影:也称为高斯正形投影、高斯--克吕格投影或者高斯投影,我国统一采用高斯投影,一般在工程测量当中采用3度带或6度带投影法,为尽可能减少由球面坐标系转换到平面坐标系时带来的变形影响,在精密程度要求较高的工程项目当中一般采用3度带法。

6度带中央子午线经度L=6n-3;其中n是带数标号,起始编号为1,即第一带的中央子午线的经度为3度。

我国的经度为69度至135度共跨12带。

3度带的中央子午线一般与6度带的重合,一般和6度带的边沿重合,其中央子午线经度的计算公式为:L=3n;其中n=1,2,3,。

按照目前我的测绘法规规定:在国内进行测量工作时,在需要进行球面坐标系到平面坐标系的转换时,统一采用高斯投影法。

2. 通用横轴墨卡托投影(UTM):有些西方国家为了控制投影带边沿的变形,采用之。

它的显著特点是:投影后中央子午线的长度发生变化,与原来的比值为0.9996.它与高斯投影坐标之间的关系用公式表示如下:x(U)=0.9996 x(G)y(U)=0.9996 y(G)三:常用的地球参照系和参考框架1. 地球参照系:是一种地固系,一种固定在地球上随地球一同旋转的坐标系。

同样根据地球参照系原点选取的不同分为地心系和参心系。

2. 协议地球参照系(CTRS):是一种相对地球固定的地心系目的:主要是为了解决全球坐标参照系不统一带来的各种问题和不便。

协议地球参照系:Conventional Terrestrial Reference System(英文名称)原点:地球质心Z轴:指向协议地极CTP(Conventional Terrestrial Pole),即是1900----1905年间地极的平均位置X轴:指向协议赤道与格林威治子午圈的交点,最终与Y轴一起形成右手坐标系3. 协议地球框架(CTRF):是一组-------具有指定协议的地球参照系下的-------具有精确坐标的点。

这些点即协议地球框架是刚述及的协议地球参考系的实现。

CTRF(Conventional Terrestrial Reference )4. GPS测量定位中的地球参照系和参考框架在卫星导航定位系统中,轨道数据通常是地心地固系(ECEF----Earth-Centered Earth-Fixed)下的数据,只有这样才能保证最终的定位结果和轨道数据同属于相同的坐标参照系,以方便进行相关计算。

目前,较为常用的GPS卫星轨道数据主要有两种:基于WGS-84的广播星历和基于国际地球参考框架(ITRF)的IGS精密星历。

WGS-84地球参照系:若测量定位时采用的是广播星历,则结果属于WGS-84系。

WGS-84地球参照系是一个协议地球参照系,是一个地心地固右手正交坐标系。

其定义的准则如下:a. 为地心系,原点位于包括海洋和大气在内的整个地球的质心b. 尺度在局部地球框架下,遵守相对论原理c. 初始定向由国际时间局(BIH)1984.0的定向给定d. 定向中的时变不会使地壳产生残余的全球性旋转根据上述准则,WGS-84协议地球参照系的定义如下:a. 原点位于地球质心(Earth's Center of Mass)b. Z轴与IERS(国际地球自转及参照系服务-----International Earth Rotation and Reference System Service)参考极(IRP---IERS Reference Pole)指向相同,该指向与1984.0历元的BIH 协议地极(CTP-----Conventional Terrestrial Pole)一致c. X轴指向IERS参考子午线(IRM)与过原点且垂直于Z轴平面的交点d. Y轴最终完成右手地心地固正交系国际地球参照系(ITRS-----International Terrestrial Reference System)是由IERS所定义的一个协议地球参照系,其定义满足如下条件:a. 原点位于地球质心,地球质心为包括海洋和大气在内的整个地球的质心b. 长度尺度为国际单位制米c. 初始定向为国际时间局(BIH)所给出的1984.0定向d. 定向的时变通过一个关于全球水平运动构造运动的非净旋转条件国际地球参考框架:是ITRS的实现,是由一组具有ITRS下坐标和速度估值的IERS观测站组成,并由IERS中心局的地球参考框架部负责建立和维护。

下面仅以ITRF2000的基准定义为例说明:a. 尺度:通过将ITRF2000与VLBI 和所有可靠SLR解的加权平均值之间的尺度和尺度扁率设为0来实现b. 原点:(略)c. 定向:(略)5. 我国常用坐标参照系A. 旧1954北京坐标系(参心坐标系)1954北京坐标系是我国目前广泛采用的大地测量坐标系。

该坐标系源自于前苏联1942年普尔科夫坐标系。

椭球:克拉索夫斯基椭球长半轴a:6378245m扁率f:1/298.3高程:以1956年青岛验潮站的黄海平均海水面为基准缺点:(包括3个方面,后续)B. 1980西安大地坐标系(参心坐标系)原因:a. 1954坐标系椭球参数长半轴有108m的差距与现在的精确值b. 参考椭球面与我国大地水准面之间存在自西向东的系统性倾斜,东部差距达68mc. 几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。

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