大地测量中常用的坐标系讲解
大地测量坐标系统有哪些
大地测量坐标系统有哪些概述大地测量是地球表面上的地理空间数据获取和处理的重要方法，它为测绘、地理信息系统、地质勘探、土地规划等领域的工作提供了基本数据。
在大地测量中，坐标系统起着至关重要的作用，它用于描述地球上各种点的位置和空间关系。
本文将介绍一些常见的大地测量坐标系统。
地理坐标系统（Geographic Coordinate System）地理坐标系统使用经度和纬度来确定地球上任意位置的坐标。
经度表示东西方向上的位置，纬度表示南北方向上的位置。
经度的范围是-180到180度，纬度的范围是-90到90度。
地理坐标系统以地球的中心为原点，通过球面的三维坐标来表示地球表面上的点。
球面坐标系统（Spherical Coordinate System）球面坐标系统也使用经度和纬度来表示地球上的位置，但它使用不同的方式表示。
在球面坐标系统中，经度和纬度被转换为方位角和俯仰角。
方位角表示点与指定方向之间的水平角度差，俯仰角表示点与参考平面之间的垂直角度差。
这种表示方式在导航和航海领域广泛使用。
平面坐标系统（Plane Coordinate System）平面坐标系统使用X和Y坐标来表示地球上的位置。
这种坐标系统假设地球是一个平面，通过投影方法将地球的表面投影到平面上。
不同的投影方法会产生不同的平面坐标系统，常见的包括UTM坐标系统和国家网格坐标系统。
平面坐标系统适用于小范围的测量工作，如城市测绘和建筑规划。
UTM坐标系统（Universal Transverse Mercator）UTM坐标系统将地球表面划分为60个宽度为6度的投影带，每个投影带使用横轴为X、纵轴为Y的笛卡尔坐标系来表示地球上的点。
UTM坐标系统结合了平面坐标系统的简便性和地理坐标系统的精确性，适用于中等范围的测量工作。
国家网格坐标系统（National Grid Coordinate System）国家网格坐标系统是一种平面坐标系统，由各个国家或地区根据自身需要和实际情况制定。
大地测量坐标系统有哪几种各有什么几何特点
大地测量坐标系统有哪几种各有什么几何特点大地测量坐标系统是一种用于描述地球表面上点的位置和方向关系的系统。
在大地测量学中，为了定位和测量地球上的点，使用了多种坐标系统。
本文将介绍大地测量学中常见的几种坐标系统及其几何特点。
地心坐标系统地心坐标系统是一种以地球质心为原点的坐标系统。
它将地球看作一个球体，将地球上的点映射到球体表面。
地心坐标系统的坐标是经度和纬度，分别表示点的东经和北纬角度。
地心坐标系统的几何特点如下： - 原点位于地心，因此在地心坐标系统中，地球表面上的点位于球体表面上。
- 经度和纬度分别用于表示点在赤道平面上的位置和在地球球面上的位置。
- 地心坐标系统广泛用于地理信息系统（GIS）、航海和航空导航等领域。
大地坐标系统大地坐标系统是一种基于地球椭球体建模的坐标系统。
它通过将地球看作一个椭球体，并将地球上的点映射到椭球体表面，来描述点的位置和方向关系。
大地坐标系统的坐标是大地纬度、大地经度和大地高。
大地坐标系统的几何特点如下： - 坐标中的大地纬度和大地经度与地心坐标系统中的纬度和经度类似，用于表示点在赤道平面上的位置。
- 大地高表示点相对于椭球体表面的高度。
- 大地坐标系统常用于地图制图、航空摄影测量等领域。
投影坐标系统投影坐标系统是一种将地球平面地图上的点映射到地球表面的坐标系统。
由于地球是一个三维几何体，为了在二维平面上表示地球表面上的点，需要进行投影转换。
投影坐标系统的几何特点如下： - 采用各种不同的数学方法和参数，将地球的曲面投影到一个平面上。
- 不同的投影方法有各自的优缺点和适用范围。
- 投影坐标系统常用于地图制图、地理信息系统（GIS）、地理空间分析等领域。
大地测量坐标系统的选择不同的大地测量任务和应用领域对于坐标系统的要求有所不同。
选择适当的坐标系统是保证测量结果准确性和应用可靠性的重要因素。
在大多数情况下，地心坐标系统和大地坐标系统被广泛应用于地理定位和地图制图等领域。
大地测量坐标系有哪几种
大地测量坐标系有哪几种大地测量是地球测量科学的一个重要分支，用于测量地球表面的各种物理量以及地球内部的结构。
在大地测量中，坐标系是一种基本工具，用于描述地球表面上特定位置的几何位置信息。
大地测量坐标系可以根据不同的原点、基准面和轴线方向进行分类，常见的包括以下几种：1. 地理坐标系地理坐标系是最常见和使用最广泛的坐标系之一。
地理坐标系使用经纬度来确定地球上任意点的位置。
经度表示东西方向上的位置，以本初子午线为基准，范围从0°至180°以东或以西测量。
纬度表示南北方向上的位置，以赤道为基准，范围从0°至90°以北或以南测量。
地理坐标系是基于地球形状和自转定义的，可以用来定位全球范围内的地理位置。
2. 平面直角坐标系平面直角坐标系是一种以直角坐标系描述地球表面位置的投影坐标系。
它将地球表面视为一个平面，通过将球面上的点投影到平面上来表示位置。
平面直角坐标系使用直角坐标系的x、y坐标来表示位置，通常在地理测量和工程测量中使用。
该坐标系有许多具体的投影方法，如UTM（通用横轴墨卡托投影）、高斯-克吕格投影等，每种投影都符合特定的测量目的和地理区域。
3. 大地坐标系大地坐标系是一种基于椭球体模型的坐标系，用来更精确地描述地球表面的几何位置。
大地坐标系使用经度、纬度和高程三个参数来表示位置。
经纬度与地理坐标系相同，高程表示点相对于参考椭球体表面的高度差。
大地坐标系通过采用具体的椭球体模型，可以在不同地区提供更高的测量精度和一致性。
常见的大地坐标系包括WGS84（世界大地坐标系）和国家大地坐标系等。
4. 本地坐标系本地坐标系是一种基于局部地区特定基准点和轴线方向定义的坐标系。
本地坐标系通常用于狭小地区的工程测量，如建筑施工和道路规划。
在本地坐标系中，参考点被确定为坐标原点，轴线被定义为参考方向。
本地坐标系的优点是能够提供更准确、更具体的位置描述，但局限于特定地区，无法进行区域范围的位置比较。
大地测量坐标系有哪些
大地测量坐标系有哪些大地测量是测量地球表面的形状、尺寸和重力场的科学与技术领域。
而在大地测量中，坐标系统起到了至关重要的作用。
大地测量坐标系统根据测量目的和测图需求的不同，提供了几种不同的坐标系统。
在本文中，我们将介绍常见的大地测量坐标系统。
地理坐标系 (Geographic Coordinate System, GCS)地理坐标系使用经度和纬度来表示地球上任意点的位置，是最常见的坐标系统之一。
经度是指一个点相对于本初子午线的东西位置，以度数表示；纬度是指一个点相对于地球赤道的南北位置，同样以度数表示。
这个坐标系统是在球面或椭球面上建立的，通常用于大范围地图制作、导航和位置定位。
在地理坐标系中，经度和纬度被定义为连续变量，取值范围为经度(-180°到180°)和纬度(-90°到90°)。
例如，北京的地理坐标为39.9042°N纬，116.4074°E 经。
平面直角坐标系 (Plane Rectangular Coordinate System, PRCS)平面直角坐标系是一种基于二维笛卡尔坐标系的投影方法。
通常被用于较小区域的精确测量和制图。
平面直角坐标系的原点和坐标轴取决于使用的映射投影。
最常见的平面直角坐标系之一是国家大地坐标系 (National Geodetic Coordinate System, NGCS)，用于大多数国家的地图制作和测量工作。
在国家大地坐标系中，点的位置由两个值确定，通常分别称为东坐标和北坐标，以米为单位。
它们与某个选定的基准点的位置相关联。
工程坐标系 (Engineering Coordinate System, ECS)工程坐标系是一种用于工程测量、设计和建设的坐标系统。
与平面直角坐标系类似，工程坐标系是二维笛卡尔坐标系的一种投影表示方法，其原点和坐标轴可以根据需要设定。
工程坐标系常用于道路、桥梁、建筑物等各种工程项目的定位和测量。
大地测量常用的几大坐标以及转换方式
大地测量常用的几大坐标以及转换方式在大地测量学中通常采用的坐标系有大地坐标系，空间直角坐标系，高斯平面直角坐标系等。
在同一参考椭球基准下，大地坐标系，空间直角坐标系，高斯平面直角坐标系是等价的，一一对应的，只是不同的坐标表现形式。
1、大地坐标大地坐标是大地测量的基本坐标系，它是大地测量计算，地球形状大小研究和地图编制等的基础大地坐标以参考椭球面为基准面的坐标，地面点P的位置用大地经度L、大地纬度B和大地高H表示。
大地坐标多应用于大地测量学，测绘学等。
坐标原理：当点在参考椭球面上时，仅用大地经度L和大地纬度B 表示。
大地经度L是通过P点的大地子午面与起始大地子午面（通过格林尼治天文台的子午面）之间的夹角。
规定以起始子午面起算，向东由0°至180°称为东经；向西由0°至180°称为西经。
大地纬度B是通过P点的法线与赤道面的夹角，规定由赤道面起算，由赤道面向北从0°至90°称为北纬；向南从0°到90°称为南纬。
大地高H是地面点沿法线到参考椭球面的距离。
2、空间直角坐标在卫星大地测量中，常采用空间大地直角坐标系来确定地面点的三维坐标。
空间直角坐标系的坐标原点位于参考椭球的中心，Z轴与椭球的旋转轴一致，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，按右手系与X轴正交成90“夹角。
3、高斯平面直角坐标为了方便工程的规划、设计与施工，我们需要把测区投影到平面上来，使测量计算和绘图更加方便。
而地理坐标是球面坐标，当测区范围较大时，要建平面坐标系就不能忽略地球曲率的影响。
把地球上的点位化算到平面上，称为地图投影。
地图投影的方法有很多，我国采用的是高斯——克吕格投影（又称高斯正形投影），简称高斯投影。
它是由德国数学家高斯提出的，由克吕格改进的一种分带投影方法。
它成功解决了将椭球面转换为平面的问题。
与数学中的平面直角坐标系不同的是，其x轴为纵轴，上(北)为正，Y轴为横轴，右(东)为正，方位角是从北方向为准按顺时针方向计算出的夹角。
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。
大地测量坐标系有哪几种类型
大地测量坐标系有哪几种类型1. 地心测量坐标系（GCS）地心测量坐标系（Geodetic Coordinate System，简称GCS）是地球上最常用的测量坐标系之一。
它基于地球的物理形状进行定义，将地球看作一个椭球体，并使用椭球体参数来描述地球的几何特征。
GCS使用经度、纬度和高程来表示地球上的点。
GCS的经度是指从本初子午线（通常是格林威治子午线）开始，按照东经和西经的方向测量的角度。
纬度是指从赤道开始，按照北纬和南纬的方向测量的角度。
高程表示地球表面上某一点相对于参考椭球体的高度。
2. 大地坐标系（PCS）大地坐标系（Plane Coordinate System，简称PCS）是一种地理坐标系统，使用笛卡尔坐标系在水平平面上描述地球上的点。
PCS通常采用平面直角坐标系或极坐标系来定义。
平面直角坐标系中，点的位置通过X和Y两个坐标轴的交叉点确定，X轴通常与东西方向对应，而Y轴通常与南北方向对应。
通过在特定地点进行基准点的选择和坐标轴的定向，可以建立全球范围内的统一PCS。
极坐标系将点的位置表示为极径和极角。
极径是指点到极点的距离，而极角是指点与参考方向之间的角度差。
极坐标系常被用于极地地区的测量工作。
3. 投影坐标系（PCS）投影坐标系（Projected Coordinate System，简称PCS）是在平面地图或二维图像上使用的坐标系统。
投影坐标系将地理坐标系（GCS）的经纬度转换为二维坐标，使地球上的曲面映射到一个平面上。
投影坐标系通常使用投影方法来进行转换。
常见的投影方法有等经纬度投影、圆锥投影和柱面投影等。
不同的投影方法适用于不同的地理区域和需求，可以使地图的形状、角度或面积保持准确或良好的视觉效果。
在投影坐标系中，坐标单位通常是米或英尺。
通过映射地球的曲面，投影坐标系实现了地理空间信息的可视化和测量。
4. 空间直角坐标系（CCR）空间直角坐标系（Cartesian Coordinate Reference System，简称CCR）是一种三维坐标系统，用于描述地球上的点的位置和方向。
大地测量坐标系统有哪几种
大地测量坐标系统有哪几种在地球表面进行测量和定位时，人们需要使用不同的坐标系统来描述地理位置。
大地测量坐标系统是一种标定和测量地球表面点位置的方法，它可以帮助我们准确地描述地球上的点的位置和空间关系。
下面将介绍几种常见的大地测量坐标系统。
地球经纬度坐标系统地球经纬度坐标系统是最常见的一种大地测量坐标系统。
它基于地球的自转和自转轴，以经度和纬度来表示地球上的点位置。
经度是从本初子午线开始，向东西方向测量的角度，取值范围是-180°至+180°。
纬度是从赤道开始，向南北方向测量的角度，取值范围是-90°至+90°。
地球经纬度坐标系统可以用来定位地球上的任意一点。
平面直角坐标系统平面直角坐标系统是另一种常见的大地测量坐标系统。
它是一种将地球表面看作一个平面的近似方式。
在平面直角坐标系统中，地球表面被划分为若干个平面坐标系，每个平面坐标系都有一个局部原点和一个单位长度。
这些平面坐标系可以根据需要进行划分和调整。
平面直角坐标系统适用于需要精确计算地表点相对位置的工程和测量任务。
地心坐标系统地心坐标系统是一种以地球的质心为原点建立的三维直角坐标系统。
它使用X、Y和Z三个坐标轴来表示地球上的点的位置。
X轴通过本初子午线，指向北极点。
Y轴通过90°东经和赤道平面的交点。
Z轴与地球自转轴平行，指向地球上的北半球。
地心坐标系统在大地测量、地理信息系统和卫星导航等领域得到广泛应用。
地心大地坐标系统地心大地坐标系统是一种基于地心坐标系统的二维投影坐标系统。
它采用大地椭球面来近似地球的形状，并使用大地纬度和经度来确定地球上的点位置。
地心大地坐标系统是为了与地球实际形状更好地匹配而设计的，在测量和地图制作等领域具有广泛应用。
区域高程坐标系统区域高程坐标系统是专用于描述地球表面高程变化的坐标系统。
它使用一个参考点的高程作为基准，通过对地球表面进行高程调整来描述其他点的高程。
区域高程坐标系统通常与地理信息系统和水文学相关的应用紧密结合，用于分析地形特征、水文过程和气候变化等。
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a＝6378245米， α =1:298.3
1980年西安大地坐标系
1978年，我国决定重新对全国天文大地网施行整体平 差，并且建立新的国家大地坐标系统，整体平差在新大地 坐标系统中进行，这个坐标系统就是1980年西安大地坐标 系统。1980年西安大地坐标系统所采用的地球椭球参数的 四个几何和物理参数采用了IAG 1975年的推荐值，它们是：
量工作的基准线
三 大地水准面
水准面——在地面 上，处处与重力方 向垂直的连续曲面
水准面因高度不同有∞ 水准面＝重力等位面
三 大地水准面
大地水准面是水准 面中的一个特殊水 准面。即在海洋中 与静止海水面重合， 最接近地球的真实 形态和大小。
大地水准面是不规则曲面，不便于进行测量数据处理
三 大地水准面
活动提供关于地球的空间信息。是一门地球信息学科。是 一切测绘科学技术的基础。
2.2 大地测量学的基本分支 a) 几何大地测量学：基本任务是确定地球的形状和
大小及Байду номын сангаас定地面点的几何位置。
B) 物理大地测量学：基本任务是用物理方法（重力 测量）确定地球形状及其外部重力场。
C) 空间大地测量学：以人造地球卫星及格其他空间 探测器为代表的空间大地测量的理论、技术与方法。
3.2 似大地水准面
由于地球质量特别是外层质量分布的不君性，使得 大地水准面形状非常复杂。引入不需要任何关于地壳结构 方面的假设而确定的似大地水准面，它与大地水准面很接 近。
三 大地水准面
地
地球引力
球
上
物
离心力
体
太阳等引力
三 大地水准面
地球引力
重 力
离心力
三 大地水准面
铅垂线——一条细 绳系一铅球，细绳 在重力作用下形成 的下垂线。它是测
曾确定了被称为１９８０中国大地水准面。这一水准面的精度为±３米
至±５米，分辨率为２２０公里见方网格。随着科学技术特别是卫星空间 技术的飞速发展，测绘生产技术发生了重大变革，１９８０中国大地水准 面已远远不能满足现代大地测量发展以及地学研究、国民经济建设的需要。 为此，国家测绘局在“九五”期间设立了重点科技攻关项目——建立我国 分米级精度大地水准面研究。
WGS-84坐标系
WGS-84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统，GPS所发布的星历参 数就是基于此坐标系统的。
WGS-84坐标系统的全称是World Geodical System-84（世界大地 坐标系-84），它是一个地心地固坐标系统。
WGS-84坐标系统由美国国防部制图局建立，于1987年取代了当时 GPS所采用的坐标系统―WGS-72坐标系统而成为GPS的所使用的坐标系统 。
使用大量我国大陆及其周边海洋地区的重力、高精度ＧＰＳ水准、多代
二 大地测量的基本概念
2.3 大地测量学的基本体系 a) 应用大地测量学：以研究建立国家大地测量控制
网为中心内容。 B) 椭球大地测量学：研究坐标系建立及地球椭球性
质以及投影数学变换为主要内容。 C) 大地天文测量学：以研究测量天文经度、纬度及
天文方位角为中心内容。 D) 大地重力测量学：以研究重力场及重力测量方法
为了在国家领土上进行大地测量，必须采用一个参 考椭球体。其数学的参考椭球面必须与物理的大地水准 面相近，并且把两者关系确定下来，这就是参考椭球定 位。大地原点则是定位中的基准点，也是地理坐标－经 度、纬度的起算点。
中国的大地原点坐落在距西安市36千米的咸阳市泾 阳县境内。原点在地下室，标志用红色玛瑙石制成，直 径10厘米，中部突起的半球上，刻有精密十字。如果谁 有幸用手触摸那指甲盖大的十字，就等于按在中国大地 经纬坐标的起算点和基准点—中华大地的“原点”上。
为中心内容。 E) 测量平差：以研究大地测量控制网平差计算为主
要内容。
二 大地三测量大学地的水基准本面概念
3.1 大地水准面的概念
大地测量学所研究的是在整体上非常接近于地球自 然表面的水准面。设想与平均海水面相重合，不受潮汐、 风浪及大气压变化影响，并延伸到大陆下面处处与铅垂线 相垂直的水准面的连续封闭曲面。由它包围的形体称为大 地体。
a＝6378140米， α =1:298.257
椭球的短轴平行于地球的自转轴（由地球质心指向1968.0 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
中华人民共和国大地原点 －中国的地理坐标
大地测量中常用的坐标系
一 定向井工程中大地测量的应用 二 大地测量的基本概念 三 大地水准面
1 参考椭球面 2 空间直角坐标系 3 空间大地坐标系 5 高斯平面直角坐标系 6 高程系统 7 GPS全球定位系统
一 定向井工程中大地测量的应用
二 大地测量的基本概念
2.1 大地测量学的定义 主要任务是测量和描绘地球并监测其变化，为人类
WGS-84坐标系的坐标原点位于地球的质心，Z轴指向BIH1984.0定 义的协议地球极方向，X轴指向BIH1984.0的启始子午面和赤道的交点，Y 轴与X轴和Z轴构成右手系。
WGS-84系所采用椭球参数为：
a＝6378137米， α =1:298.257223563
新华网北京2001年２月２３日电（记者张继民）覆盖我国全部国土，其分 辨率东部为３０公里见方格网、西部为６０公里见方格网，精度为３０厘 米至６０厘米的２０００中国似大地水准面，近日通过国家验收。这表明， 新一代分米级精度大地水准面已在我国建立。
三 大地水准面
为便于准确计算测量 成果，用一个接近大 地体的旋转椭圆球体 作为地球的参考大小 和形状－－－－称为 参考椭球体，称其外 表为参考椭球面。
三 大地水准面
X2 a2
Y a
2 2
Z2 b2
1
参考椭球体扁率
＝ a b
a
a，b为参考椭球体的几何参数
1954年北京坐标系
1954年北京坐标系是我国目前广泛采用的大地测 量坐标系。该坐标系源自于原苏联采用过的1942年普尔 科夫坐标系。