坐标系、坐标系统及坐标转换 PPT
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空间坐标系统 PPT
• 每个带中间的经线称为中央经线，中央 经线和赤道线的交点为坐标原点。
大家好
30
6°分带和3°分带
• 我国领土位于东经72°—136°之间，共包括11个 6°投影带（13—23带），22个3°投影带（24— 45带）。
大家好
27
常用地图的地图投影
大家好
28
4 高斯—克吕格投影
• 高斯—克吕格投影是等角横轴切椭圆柱 投影，与通用横轴墨卡托投影（UTM投 影，等角横轴割椭圆柱投影）之间差异 很小。自1952年起，我国将其作为国家 大地测量和地形图的基本投影，亦称为 主投影。
大家好
29
• 高斯—克吕格投影是分带投影，有6°分 带和3°分带两种。1:2.5万至1:50万比例 尺的地形图采用6°分带，1:5千至1:1万 比例尺地形图采用3°分带。
– 垂直坐标值，高程值，对应的坐标系统为垂 直坐标系统（Verticቤተ መጻሕፍቲ ባይዱl Coordinate System， VCS） 。
大家好
6
• 上述三种坐标系统分别是用不同的参照要 素来定义的，对某一种坐标系统来说，又
可以通过不同的参照要素值来定义不同的 坐标系统。
大家好
7
• 什么是空间坐标系统？ • 地理坐标系统 • 投影坐标系统 • 定义空间数据的坐标系统信息 • 空间坐标系统转换
大家好
14
• 采用的Datum不同，同一点所计算出来的地 理坐标是不一样的，位置误差可以达到1km。
大家好
15
大家好
16
3 我国采用的大地测量基准
• 北京54大地测量基准
– 新中国成立初期我国采用的大地测量基准。该 基准采用克拉索夫斯基椭球参数，大地原点在 原苏联的普尔科沃，利用该基准建立的坐标系 称为北京54坐标系。
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30
6°分带和3°分带
• 我国领土位于东经72°—136°之间，共包括11个 6°投影带（13—23带），22个3°投影带（24— 45带）。
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27
常用地图的地图投影
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28
4 高斯—克吕格投影
• 高斯—克吕格投影是等角横轴切椭圆柱 投影，与通用横轴墨卡托投影（UTM投 影，等角横轴割椭圆柱投影）之间差异 很小。自1952年起，我国将其作为国家 大地测量和地形图的基本投影，亦称为 主投影。
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29
• 高斯—克吕格投影是分带投影，有6°分 带和3°分带两种。1:2.5万至1:50万比例 尺的地形图采用6°分带，1:5千至1:1万 比例尺地形图采用3°分带。
– 垂直坐标值，高程值，对应的坐标系统为垂 直坐标系统（Verticቤተ መጻሕፍቲ ባይዱl Coordinate System， VCS） 。
大家好
6
• 上述三种坐标系统分别是用不同的参照要 素来定义的，对某一种坐标系统来说，又
可以通过不同的参照要素值来定义不同的 坐标系统。
大家好
7
• 什么是空间坐标系统？ • 地理坐标系统 • 投影坐标系统 • 定义空间数据的坐标系统信息 • 空间坐标系统转换
大家好
14
• 采用的Datum不同，同一点所计算出来的地 理坐标是不一样的，位置误差可以达到1km。
大家好
15
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16
3 我国采用的大地测量基准
• 北京54大地测量基准
– 新中国成立初期我国采用的大地测量基准。该 基准采用克拉索夫斯基椭球参数，大地原点在 原苏联的普尔科沃，利用该基准建立的坐标系 称为北京54坐标系。
地理空间坐标系及坐标变换
我国大部分省区图以及大多数这一比例尺的地图也多 采用Lambert投影和属于同一投影系统的Albers投影 (正轴等面积割圆锥投影)；
➢ 在应用中空间基准需要解决的相关问题
地理信息的空间基准涉及参考椭球、坐标系统、水准原点、 地图投影、分带等多种因素,因此地理信息的空间基准是一个 复杂问题。 由于不同历史时期我国采用不同的空间基准,造成不同时期 地理信息数据的空间基准不一致的现象，给空间数据共享和应 用带来极大困难。空间基准的统一成为多源空间数据集成与融 合研究的重点。
空间数据坐标变化方法
投影变换
仿射投影
相似变换
橡皮拉伸
2.2 坐标变换方法
投影变换：已知变换前后两个空 间参考的投影参数，利用投影公 式的正解和反解算法，推算变化 前后两个空间参考系之间点的一 一对应函数关系。投影变换是坐 标变换中精度最高的变换方法。 允许角度与长度变形。 大多数GIS软件提供常见投影之间 的转换。
➢ 变形纠正：遥感影像本身的几何变形；扫描地形图或遥感影像 过程变形，没压紧、产生斜置或扫描参数设置不恰当等，都会 使被扫入的地形图或遥感影像产生变形；
➢ 坐标旋转平移
坐标变换原因
2.2 坐标变换方法
➢ 利用一系列控制点与转换方程，在投影坐标上配准地图、影 像的过程。
➢ 实质：空间数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换， 实质是建立两个平面点之间（或球面坐标和平面坐标）的一 一对应关系，实现由设备坐标（数字化仪坐标或栅格图像坐 标）到现实世界坐标（实际地理坐标）的转换，同时可以控 制数据采集的精度。
3）将变换方程应用于输入要素， 生成输出图层
利用转换公式，原坐标系所有点实 现变换，具有实际地理坐标。
X Y
a0 a1x a2 b0 b1x b2 y
➢ 在应用中空间基准需要解决的相关问题
地理信息的空间基准涉及参考椭球、坐标系统、水准原点、 地图投影、分带等多种因素,因此地理信息的空间基准是一个 复杂问题。 由于不同历史时期我国采用不同的空间基准,造成不同时期 地理信息数据的空间基准不一致的现象，给空间数据共享和应 用带来极大困难。空间基准的统一成为多源空间数据集成与融 合研究的重点。
空间数据坐标变化方法
投影变换
仿射投影
相似变换
橡皮拉伸
2.2 坐标变换方法
投影变换：已知变换前后两个空 间参考的投影参数，利用投影公 式的正解和反解算法，推算变化 前后两个空间参考系之间点的一 一对应函数关系。投影变换是坐 标变换中精度最高的变换方法。 允许角度与长度变形。 大多数GIS软件提供常见投影之间 的转换。
➢ 变形纠正：遥感影像本身的几何变形；扫描地形图或遥感影像 过程变形，没压紧、产生斜置或扫描参数设置不恰当等，都会 使被扫入的地形图或遥感影像产生变形；
➢ 坐标旋转平移
坐标变换原因
2.2 坐标变换方法
➢ 利用一系列控制点与转换方程，在投影坐标上配准地图、影 像的过程。
➢ 实质：空间数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换， 实质是建立两个平面点之间（或球面坐标和平面坐标）的一 一对应关系，实现由设备坐标（数字化仪坐标或栅格图像坐 标）到现实世界坐标（实际地理坐标）的转换，同时可以控 制数据采集的精度。
3）将变换方程应用于输入要素， 生成输出图层
利用转换公式，原坐标系所有点实 现变换，具有实际地理坐标。
X Y
a0 a1x a2 b0 b1x b2 y
云南省2000国家大地坐标系坐标转换部分PPT课件
云南省2000国家大地坐标系培训
1
2000国家大地坐标系与现行坐标系有何不同
坐标系类型
2000国家大地坐标系 地心坐标系
现行坐标系 （54北京系、西安80系）
参心坐标系
椭球定位方式 与全球大地水准面最密合
局部大地水准面最吻合
原点位置
包括海洋和大气的整个地球的 质量中心
与地球质量中心有较大偏差
坐标系维数
需要。
以上海站为例，不转换时，不同框架下同一个站点的坐标差差异较 大，转换后精度在毫米级。
不同框架下坐标及转换后坐标比较
其他站的坐标精度远不如上海站好，若不进行转换，其差异能差到分 米级。所以，其他框架下的坐标成果必须转换到2000国家大地坐标系 所在的ITRF97框架下。
18
相对独立的平面坐标系如何建立与 2000国家大地坐标系的联系
10
22
12
-0.0318，-0.0024，0.0203
-0.0317， 0.0035.-0.0147
σX1(mm) σY1(mm) σZ1(mm)
3.7 8.3 4.3
ITRF2005
1.0
1.0
1.0
0.2 0.4 0.2
结论：昆明站不同框架在在同一历元下的点位坐标差异为4cm17 。
基于ITRF97后的ITRF框架完成的定位是否需 要转换到ITRF97框架中
转换参数
0.67
0.61
-1.85
1.55
0.00
0.00
0.00
0.00
-0.06
-0.14
0.01
0.00
0.00
0.02
历元1988.0
1.27
0.65
1
2000国家大地坐标系与现行坐标系有何不同
坐标系类型
2000国家大地坐标系 地心坐标系
现行坐标系 （54北京系、西安80系）
参心坐标系
椭球定位方式 与全球大地水准面最密合
局部大地水准面最吻合
原点位置
包括海洋和大气的整个地球的 质量中心
与地球质量中心有较大偏差
坐标系维数
需要。
以上海站为例，不转换时，不同框架下同一个站点的坐标差差异较 大，转换后精度在毫米级。
不同框架下坐标及转换后坐标比较
其他站的坐标精度远不如上海站好，若不进行转换，其差异能差到分 米级。所以，其他框架下的坐标成果必须转换到2000国家大地坐标系 所在的ITRF97框架下。
18
相对独立的平面坐标系如何建立与 2000国家大地坐标系的联系
10
22
12
-0.0318，-0.0024，0.0203
-0.0317， 0.0035.-0.0147
σX1(mm) σY1(mm) σZ1(mm)
3.7 8.3 4.3
ITRF2005
1.0
1.0
1.0
0.2 0.4 0.2
结论：昆明站不同框架在在同一历元下的点位坐标差异为4cm17 。
基于ITRF97后的ITRF框架完成的定位是否需 要转换到ITRF97框架中
转换参数
0.67
0.61
-1.85
1.55
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-0.06
-0.14
0.01
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0.00
0.02
历元1988.0
1.27
0.65
《国家大地坐标系》课件
转换的精度和 误差分析
转换的实践应 用和案例分析
转换方法与计算过程
椭球面坐标转换
椭球面坐标转换为平面直 角坐标
平面直角坐标转换为椭球 面坐标
转换方法与计算过程的总 结
转换精度与影响因素
转换精度：国家大地坐标系与其他坐标系之间的转换精 度取决于多种因素，包括坐标系之间的差异、投影变形、 地球椭球体形状等。
加强国际合作与交流，共同应 对全球变化和气候变化挑战
国家大地坐标系的重要性和意义总结
国家大地坐标系是地理信息数据的基础框架，为各种地理信息数据提供统一的坐标参考系统
国家大地坐标系是地理信息系统、遥感、全球定位系统等空间信息技术的基础，为这些技术 的空间定位提供准确可靠的坐标框架
国家大地坐标系对于国家经济发展、国防建设、科学研究等方面具有重要意义，是实现地理 信息数S）
定义：地理信息系统是一种基于计算机技术的空间信息系统，用于采集、存储、管理、分析 和显示地理信息数据
应用领域：城市规划、环境保护、资源调查、灾害监测、交通管理等领域
与国家大地坐标系的关系：地理信息系统需要使用国家大地坐标系作为基础坐标系统，以确 保空间数据的准确性和一致性
未来发展：随着计算机技术和空间技术的不断发展，地理信息系统将会在更高层次上实现空 间信息的共享和应用
大地基准面
定义：大地基准面是描述地球形状和大小的最基本参数 分类：大地基准面分为全球性基准面和区域性基准面 作用：大地基准面是确定地球表面点位的基础，用于地图制作、导航定位等领域 建立方法：通过大地测量学方法确定地球的形状和大小，并采用数学模型描述其变化
大地测量坐标系
定义：用于描述地球表面点位的大地测量坐标系 分类：参心坐标系、地心坐标系 参心坐标系：以参考椭球体中心为原点，采用大地经纬度坐标系 地心坐标系：以地球质心为原点，采用地球椭球体面直角坐标系
24 MapGIS 10.3国家2000坐标系转换 【MapGIS 10.3 教程-PPT】
地理坐标系 北京54 西安80 中国2000 WGS84
长轴（m） 6378245 6378140 6378137 6378137.000
短轴（m） 6356863 6356755 6356752 6356752.314
扁率 1/298.3 1/298.25722101 1/298.257222101 1/298.257223563
要实现各种成果坐标框架统一到 CGCS2000坐标框架下, 需要将原有成果 进行坐标转换, 即将原有成果坐标系转换 到CGCS2000。
数据来源
根据不同比例尺和转换区域选择合适的转换模型，选取两个坐标系下重合点（可选 用CGCS2000国家大地控制网点、国家大地测量控制点）计算模型转换参数，根据模型 残差进行精度评估和检核。
控制点对坐标
即两个坐标系下重合点坐标
椭球转换参数
即椭球模型间转换参数
控制点对坐标，可以在当地测绘主管单位进行咨询 （注明：此控制点文件为虚构的示例数据）
地理转换参数设置
以80转2000椭球为例
这两种坐标系统的起算点不在一个椭球基准面上， 这就涉及到两个椭球间的相互转换问题。所谓坐标转换 的过程最重要的就是转换参数的求解。
椭球 克拉索夫斯基椭球 1975年I.U.G.G推荐椭球 中国2000椭球 1979年I.U.G.G推荐椭球
七参数bursawol法：即计算X平移，Y平移，Z平移，X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K
三参数直角平移法：即X平移，Y平移，Z平移，将X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K视为0，三参数是七参数的一种 特例。`
第三种：导入转换项
计算转换参数
导入完毕，点击“确定”
第三种：导入转换项
添加转换项
24 MapGIS 10.3国家2000坐标系转换 【MapGIS 10.3 教程-PPT】
第三种：导入转换项
计算转换参数
导入完毕，点击“确定”
第三种：导入转换项
添加转换项
数据投影变换相关操作详见第二十三章《 10.3 投影变换》
单点投影添加转换项
批量投影添加转换项
椭球 克拉索夫斯基椭球 1975年I.U.G.G推荐椭球 中国2000椭球 1979年I.U.G.G推荐椭球
七参数bursawol法：即计算X平移，Y平移，Z平移，X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K
三参数直角平移法：即X平移，Y平移，Z平移，将X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K视为0，三参数是七参数的一种 特例。`
计算地理转换参数
选择添加转换项
计算转换参数
根据控制点计算方式，顾名思义，需要知道两个椭球体间的若干对应 控制点，可根据控制点计算地理转换参数，从而可获取两个椭球体间的转 换关系。
至少三组坐标点对，单点投影整理成以下格式，后缀.cpt
第一种：根据控制点文件计算
（注明：此控制点文件为虚构的示例数据）
计算转换参数
计算转换参数
导入转换项方式是通过导入已有的转换项文件（*.dat）来添加地理转换项的。 10.3的地理转换项信息记录在安装目录\ 10\Program\Config\Projection路径下的TransLst.dat文件中。导入转换项方式，可直
接导入之前备份的或从其他机器拷贝的TransLst.dat文件，实现地理转换项的快速还原或拷贝。
要实现各种成果坐标框架统一到 CGCS2000坐标框架下, 需要将原有成果 进行坐标转换, 即将原有成果坐标系转换 到CGCS2000。
数据来源
根据不同比例尺和转换区域选择合适的转换模型，选取两个坐标系下重合点（可选 用CGCS2000国家大地控制网点、国家大地测量控制点）计算模型转换参数，根据模型 残差进行精度评估和检核。
计算转换参数
导入完毕，点击“确定”
第三种：导入转换项
添加转换项
数据投影变换相关操作详见第二十三章《 10.3 投影变换》
单点投影添加转换项
批量投影添加转换项
椭球 克拉索夫斯基椭球 1975年I.U.G.G推荐椭球 中国2000椭球 1979年I.U.G.G推荐椭球
七参数bursawol法：即计算X平移，Y平移，Z平移，X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K
三参数直角平移法：即X平移，Y平移，Z平移，将X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K视为0，三参数是七参数的一种 特例。`
计算地理转换参数
选择添加转换项
计算转换参数
根据控制点计算方式，顾名思义，需要知道两个椭球体间的若干对应 控制点，可根据控制点计算地理转换参数，从而可获取两个椭球体间的转 换关系。
至少三组坐标点对，单点投影整理成以下格式，后缀.cpt
第一种：根据控制点文件计算
（注明：此控制点文件为虚构的示例数据）
计算转换参数
计算转换参数
导入转换项方式是通过导入已有的转换项文件（*.dat）来添加地理转换项的。 10.3的地理转换项信息记录在安装目录\ 10\Program\Config\Projection路径下的TransLst.dat文件中。导入转换项方式，可直
接导入之前备份的或从其他机器拷贝的TransLst.dat文件，实现地理转换项的快速还原或拷贝。
要实现各种成果坐标框架统一到 CGCS2000坐标框架下, 需要将原有成果 进行坐标转换, 即将原有成果坐标系转换 到CGCS2000。
数据来源
根据不同比例尺和转换区域选择合适的转换模型，选取两个坐标系下重合点（可选 用CGCS2000国家大地控制网点、国家大地测量控制点）计算模型转换参数，根据模型 残差进行精度评估和检核。
常用坐标系介绍及变换
➢ GPS定位采用坐标系： 在GPS定位测量中，采在空用间的两位类置和坐方标向应系保持，不变，
或仅作匀速直线运动。
即天球坐标系与地球坐标系，两坐标系的坐 标原点均在地球的质心，而坐标轴指向不 同。天球坐标系是一种惯性坐标系，其坐标 原点及各坐标轴指向在空间保持不变，用于 描述卫星运行位置和状态。地球坐标系随同 地球自转，可看作固定在地球上的坐标系， 用于描述地面观测站的位置。
长半轴： （m） 扁率： 1：298.3
BJ54可归结为： a．属参心大地坐标系； b．采用克拉索夫斯基椭球的两个几何参数； c. 大地原点在原苏联的普尔科沃； d．采用多点定位法进行椭球定位； e．高程基准为 1956年青岛验潮站求出的黄海平
均海水面。
f．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 。
➢ 为什么选用空间直角坐标系？ 任一点的空 间位置可由该点在三个坐标
面的投影（X，Y，Z）唯一地确定，通过坐 标平移、旋转和尺度转换，可以将一个点的 位置方便的从一个坐标系转换至另一个坐标 系。与某一空间直角坐标系所相应的大地坐 标系（B，L，H），只是坐标表现形式不 同，实质上是完全等价的，两者之间可相互 转化。
几何定义：
ZWGS84
原点—在地球质心
BIH定义的
Z轴—指向 BIH 1984.0 零子午圈
定义的协议地球 （1984.0）
P
N
CTP
赤道
平面
(CTP）方向。
X轴—指向BIH 1984.0
O
的零子午面和CTP 赤道的交点。 Y轴—与Z、X轴构成右
手坐标系。
E
YWGS8
4
XWGS84
空间直角坐标系及点的坐标表示PPT课件
定义
在空间直角坐标系中，一个点P 可以用三个实数x、y、z来表示，
这三个实数称为点P的坐标。
坐标轴
空间直角坐标系由三条互相垂直 的坐标轴X、Y、Z组成，其中X 轴与Y轴构成平面直角坐标系。
点的坐标表示
点P在直角坐标系中的表示方法 为(x, y, z)。
点在极坐标系中的表示
01
02
03
04
定义
在空间中，一个点P可以用极 径ρ和极角θ来表示，这种表示
通过球面坐标与直角坐标之间的转换公式将点在球面坐标系中的坐标转换为直 角坐标系中的坐标。
坐标系的扩展与推广
参数方程表示
通过引入参数方程来表示点的位置， 使得点的表示更加灵活和多样。
多维空间坐标系
将二维或三维直角坐标系扩展到更高 维度的空间，用于描述更复杂的多维 几何对象。
05
空间直角坐标系的实践 案例
计算几何量
通过空间直角坐标系，可以方便地计算几何量，如两点之间的距离、 点到直线的距离等。
在物理学中的应用
01
பைடு நூலகம்
02
03
描述物体运动轨迹
在物理中，物体的运动轨 迹通常可以用空间直角坐 标系来表示。
描述力场和电场
通过空间直角坐标系，可 以描述各种物理场，如重 力场、电场等。
计算物理量
利用空间直角坐标系，可 以方便地计算物理量，如 速度、加速度等。
镜像坐标系
将坐标系沿某一轴进行对 称，得到镜像坐标系，如 极坐标系。
拉伸坐标系
通过拉伸坐标轴上的单位 长度来改变坐标系的尺度， 但不改变其方向。
坐标系的转换
笛卡尔坐标系到极坐标系的转换
通过极坐标与笛卡尔坐标之间的转换公式将点在笛卡尔坐标系中的坐标转换为 极坐标系中的坐标。
坐标转换原理资料PPT教学课件
17
墨卡托(Mercator)投影（二）
• 在地图上保持方向和角度的正确是墨卡托投影的优点， 墨卡托投影地图常用作航海图和航空图，如果循着墨 卡托投影图上两点间的直线航行，方向不变可以一直 到达目的地，因此它对船舰在航行中定位、确定航向 都具有有利条件，给航海者带来很大方便。
18
平面坐标转换
• 平面坐标转换
• UTM投影分带方法与高斯-克吕格投影相似，是自西经 180°起每隔经差6度自西向东分带，将地球划分为60 个投影带。
14
高斯-克吕格投影与UTM投影异同（一）
• 高斯-克吕格(Gauss-Kruger)投影与UTM投影（Universal Transverse Mercator，通用横轴墨卡托投影）都是横轴墨卡托 投影的变种。
21
不同(椭球)坐标系的转换流程
空间直角坐标(X,Y,Z)
椭球转换
空间直角坐标(X,Y,Z)
大地坐标(B,L,H) 投影反算 平面直角坐标(x,y,h) 平面转换 当地平面坐标(x,y)
大地坐标(B,L,H) 投影正算
平面直角坐标(x,y,h) 平面转换
当地平面坐标(x,y)
22
不同(椭球)坐标系的转换流程
15
高斯-克吕格投影与UTM投影异同（二）
• 从分带方式看，两者的分带起点不同，高斯-克 吕格投影自0度子午线起每隔经差6度自西向东 分带，第1带的中央经度为3°；UTM投影自西 经180°起每隔经差6度自西向东分带，第1带 的中央经度为-177°，因此高斯-克吕格投影的 第1带是UTM的第31带。
• 设想用一个圆柱横切于球面上投影带的中央经线，按 照投影带中央经线投影为直线且长度不变和赤道投影 为直线的条件，将中央经线两侧一定经差范围内的球 面正形投影于圆柱面。然后将圆柱面沿过南北极的母 线剪开展平，即获高斯一克吕格投影平面。
墨卡托(Mercator)投影（二）
• 在地图上保持方向和角度的正确是墨卡托投影的优点， 墨卡托投影地图常用作航海图和航空图，如果循着墨 卡托投影图上两点间的直线航行，方向不变可以一直 到达目的地，因此它对船舰在航行中定位、确定航向 都具有有利条件，给航海者带来很大方便。
18
平面坐标转换
• 平面坐标转换
• UTM投影分带方法与高斯-克吕格投影相似，是自西经 180°起每隔经差6度自西向东分带，将地球划分为60 个投影带。
14
高斯-克吕格投影与UTM投影异同（一）
• 高斯-克吕格(Gauss-Kruger)投影与UTM投影（Universal Transverse Mercator，通用横轴墨卡托投影）都是横轴墨卡托 投影的变种。
21
不同(椭球)坐标系的转换流程
空间直角坐标(X,Y,Z)
椭球转换
空间直角坐标(X,Y,Z)
大地坐标(B,L,H) 投影反算 平面直角坐标(x,y,h) 平面转换 当地平面坐标(x,y)
大地坐标(B,L,H) 投影正算
平面直角坐标(x,y,h) 平面转换
当地平面坐标(x,y)
22
不同(椭球)坐标系的转换流程
15
高斯-克吕格投影与UTM投影异同（二）
• 从分带方式看，两者的分带起点不同，高斯-克 吕格投影自0度子午线起每隔经差6度自西向东 分带，第1带的中央经度为3°；UTM投影自西 经180°起每隔经差6度自西向东分带，第1带 的中央经度为-177°，因此高斯-克吕格投影的 第1带是UTM的第31带。
• 设想用一个圆柱横切于球面上投影带的中央经线，按 照投影带中央经线投影为直线且长度不变和赤道投影 为直线的条件，将中央经线两侧一定经差范围内的球 面正形投影于圆柱面。然后将圆柱面沿过南北极的母 线剪开展平，即获高斯一克吕格投影平面。
四种卫星定位导航系统的坐标系统与时间系统以及他们的转换关系 ppt课件
-16-
■模板简要说明
-17-
■模板简要说明
-18-
演示完毕 感谢聆听
◎中国风系列作品之“虚竹”
-2-
定义
GPST规定它的起点在1980年1月6日UTC的0点, 它的秒长始终与主控站的原子钟同步,启动之后不 采用跳秒调整。根据对GPS时间系统起点的规定, 知道GPST与国际原子时有固定19秒的常数差,而 且在1980年之后与UTC另外还有随时间不断变化 的常数差。如1985年12月,常数差为4秒。 GPST=UTC十4秒 总结 原点:1980年1月6日UTC零时 秒长：原子时秒长 不跳秒
定义
Galileo的时间系统(Galileo system time，GST)：由周数 和周秒组成，也是一个连续计数的时间系统。起算时刻 为UTC时间的1999-08-22 T00：00：00。GST比UTC快 13s。因此，GST和GPST之间相差1024周和一个很小的 偏差(GPS to GalileO time offset，GGTO)。值得注意的 是在RINEX文件中习惯将Galileo周数设为与GPS周数相 同。
四种时间转换关系
+33S
BDT
GPST
+19S
#43;19S
俄罗斯国家参考时
GST
-12-
转换关系
转换关系
转换关系
Geodetic datum transformation
PZ90-WGS84
俄罗斯 MCC（Russian Mission Control Center）给出的 WGS84 与 PZ90 之 间国际上公认精度最高的坐标转换七参数。
COMPASS
坐标系统名：CGCS2000 时 间 系 统 名 ： 北 斗 时 （ BDT ）
■模板简要说明
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◎中国风系列作品之“虚竹”
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定义
GPST规定它的起点在1980年1月6日UTC的0点, 它的秒长始终与主控站的原子钟同步,启动之后不 采用跳秒调整。根据对GPS时间系统起点的规定, 知道GPST与国际原子时有固定19秒的常数差,而 且在1980年之后与UTC另外还有随时间不断变化 的常数差。如1985年12月,常数差为4秒。 GPST=UTC十4秒 总结 原点:1980年1月6日UTC零时 秒长：原子时秒长 不跳秒
定义
Galileo的时间系统(Galileo system time，GST)：由周数 和周秒组成，也是一个连续计数的时间系统。起算时刻 为UTC时间的1999-08-22 T00：00：00。GST比UTC快 13s。因此，GST和GPST之间相差1024周和一个很小的 偏差(GPS to GalileO time offset，GGTO)。值得注意的 是在RINEX文件中习惯将Galileo周数设为与GPS周数相 同。
四种时间转换关系
+33S
BDT
GPST
+19S
#43;19S
俄罗斯国家参考时
GST
-12-
转换关系
转换关系
转换关系
Geodetic datum transformation
PZ90-WGS84
俄罗斯 MCC（Russian Mission Control Center）给出的 WGS84 与 PZ90 之 间国际上公认精度最高的坐标转换七参数。
COMPASS
坐标系统名：CGCS2000 时 间 系 统 名 ： 北 斗 时 （ BDT ）
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坐标系、坐标系统及坐标转换
一、坐标系基本概念
坐标系
坐标系是指描述空间位置的表达形式。
坐标系种类
坐标系的种类很多，在数学当中按表达方式的不同分为:笛卡尔直角 坐标系、球面坐标系(或称球坐标系)、平面极坐标系和柱面坐标系(或称 柱坐标系)等。
二、测量坐标系的分类
在测量中根据研究对象的不同主要分为两类：
二、测量坐标系的分类
地心坐标系和参心坐标系的区别
二、测量坐标系的分类
（1）地心坐标系
建立一个地心坐标系，通常包括以下几个内容：
确定地球椭圆体：它的大小和形状要同大地球体最佳吻合； 地心的定位和定向：坐标系原点位于地球(含海洋和大气)的质 心，定向为国际时间局(BIH)测定的某一历元的协议地极(CTP) 和零子午线； 采用广义相对论下某一局部地球框架内的尺度作为测量长度的 尺度。
三、我国常用的测量坐标系统
（二）、1954年北京坐标系
1954年北京坐标系是一个参心大地坐标系。
采用克拉索夫斯基椭球的两个儿何参数； 大地原点在原苏联的普尔科沃； 采用多点定位法进行椭球定位； 高程基准为1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面； 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。
天球坐标系和地球坐标系。
天球坐标系用来描述天体的位置，与地球自转无关，是一种惯性系。 地球坐标系用来描述地面点的位置，随同地球自转。
二、测量坐标系的分类
1、天球坐标系
天球坐标系分为天球球面坐标系和天球直角坐标系。
二、测量坐标系的分类
（1）天球球面坐标系
原点：地球质心 赤经α：天体子午面与春分点子午面的夹角 赤纬δ：天体与地心联线和天球赤道面的夹角面的夹角 向径r：天体与地心的距离
参心坐标系的原点与某一地区或某个国家所采用的参考椭 球中心重合。 建立一个参心坐标系，通常包括以下几个内容：
（1）确定参考椭球体的形状和大小； （2）确定参考椭球中心的位置（参考椭球定位）； （3）确定坐标轴的方向（定向）； （4）确定大地原点的大地经纬度。
二、测量坐标系的分类
2、地球坐标系 三种表达形式： （1）空间大地坐标系（地理坐标系）
二、测量坐标系的分类
2、地球坐标系
地心坐标系：坐标原点位于地球质心
地心坐标系适用于全球应用
参心坐标：坐标原点不位于地球质心
参心坐标系适用于局部应用
有利于局部大地水准面与参考椭球面符合更好 保持国家坐标系的稳定 有利于参心坐标系的保密
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
三、我国常用的测量坐标系统
我国常用的测量坐标系统有：
WGS-84世界大地坐标系
（The WGS-84 Coordinate System）
1954年北京坐标系
（Beijing Geodetic Coordinate System 1954）
1980国家大地坐标系
（National Geodetic Coordinate System 1980）
二、测量坐标系的分类
目前主要的地心坐标系
f
GM(m3/s2)
(rad/s)
3986.040148108 7.2921.29211055 3986.0401408 7.29211055 3986.040148108 7.29211055
二、测量坐标系的分类
（2）参心坐标系
空间大地坐标系采用大地纬度（B）、大地经度（L）和 大地高来描述空间位置。
大地经度是空间的点与参 考 椭球的自转轴法线与参考 椭球的起 始子午面的夹角。 大地纬度是空间的点沿参考 椭球面的法线与赤道面的夹角。
大地高度是空间的点沿参考 椭球的法线方向与参考椭球面 的距离。
二、测量坐标系的分类
坐标系是指描述空间位置的表达形式。
WGS-84、北京54、西安80都可以用（B,L,H）和（X,Y,Z）表示。
基准是指为描述空间位置而定义的点线面。 大地测量基准是指用以描述地球形状的地球椭球参数，包含描述
地球椭球几何特征的长短半轴和物理特征的有关参数、地球在空间 的定位及定向以及描述这些位置所采用的单位长度的定义 。
二、测量坐标系的分类
（3）平面直角坐标
平面直角坐标系是利用 投影变换，将空间坐标通 过某种数学变换映射到平 面上，这种变换又称投影 变换。 投影变换有很多，如 UTM投影、Lambuda投 影等，在我国采用的最多 的是高斯克吕格投影。
三、我国常用的测量坐标系统
坐标系统由坐标系和基准两方面要素构成。
大地坐标系采又称地理坐标系，可以表示地球上任何一点 的位置。
通过格林尼治天文台子午环中心的子午线作为本初子午 线。 参考椭球不同得到的经纬度也是不一样的。
二、测量坐标系的分类
（2）空间直角坐标系
坐标原点位于参考椭球的 中心。 X轴指向起始子午面与赤道 的交点； Z轴指向参考椭球的北极 Y轴位于赤道面上，且按右 手系与X轴成90°夹角。
地方独立地坐标系
注:以上是标准名称。
三、我国常用的测量坐标系统
（一）、 WGS-84坐标系
WGS-84坐标系是一个地心坐标系。由美国国防部制图 局建立，于1987年取代了WGS-72坐标系。
原点是地球的质心。 空 间 直 角 坐 标 的 Z 轴 指 向 BIH1984.0定义的（CTP）方向。 X轴指向BIH1984.0定义的零度子 午面和（CTP）赤道的交点。 Y轴构成右手坐标系。 注:GPS直接提供的坐标是（B,L,H）; BIH( Bureau International de l'Heure)国际时间服务机构; CTP(Conventional Terrestrial Pole)协议地级
二、测量坐标系的分类
（2）天球空间直角坐标
原点：地球质心 Z轴：指向北天极 X轴：指向春分点 Y轴：与X、Z轴构成右手坐标系
二、测量坐标系的分类
2、地球坐标系 地球坐标系根据原点的不同，即参考椭球的不 同分为地心坐标系和参心坐标系。 以上两类都有以下几种表达方式：
空间大地坐标系，即大地经纬度（B,LH）形式； 空间直角坐标系，即三维空间坐标（X,Y,Z）形式； 投影平面直角坐标系，即二维平面坐标（x，y，h）形式
一、坐标系基本概念
坐标系
坐标系是指描述空间位置的表达形式。
坐标系种类
坐标系的种类很多，在数学当中按表达方式的不同分为:笛卡尔直角 坐标系、球面坐标系(或称球坐标系)、平面极坐标系和柱面坐标系(或称 柱坐标系)等。
二、测量坐标系的分类
在测量中根据研究对象的不同主要分为两类：
二、测量坐标系的分类
地心坐标系和参心坐标系的区别
二、测量坐标系的分类
（1）地心坐标系
建立一个地心坐标系，通常包括以下几个内容：
确定地球椭圆体：它的大小和形状要同大地球体最佳吻合； 地心的定位和定向：坐标系原点位于地球(含海洋和大气)的质 心，定向为国际时间局(BIH)测定的某一历元的协议地极(CTP) 和零子午线； 采用广义相对论下某一局部地球框架内的尺度作为测量长度的 尺度。
三、我国常用的测量坐标系统
（二）、1954年北京坐标系
1954年北京坐标系是一个参心大地坐标系。
采用克拉索夫斯基椭球的两个儿何参数； 大地原点在原苏联的普尔科沃； 采用多点定位法进行椭球定位； 高程基准为1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面； 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。
天球坐标系和地球坐标系。
天球坐标系用来描述天体的位置，与地球自转无关，是一种惯性系。 地球坐标系用来描述地面点的位置，随同地球自转。
二、测量坐标系的分类
1、天球坐标系
天球坐标系分为天球球面坐标系和天球直角坐标系。
二、测量坐标系的分类
（1）天球球面坐标系
原点：地球质心 赤经α：天体子午面与春分点子午面的夹角 赤纬δ：天体与地心联线和天球赤道面的夹角面的夹角 向径r：天体与地心的距离
参心坐标系的原点与某一地区或某个国家所采用的参考椭 球中心重合。 建立一个参心坐标系，通常包括以下几个内容：
（1）确定参考椭球体的形状和大小； （2）确定参考椭球中心的位置（参考椭球定位）； （3）确定坐标轴的方向（定向）； （4）确定大地原点的大地经纬度。
二、测量坐标系的分类
2、地球坐标系 三种表达形式： （1）空间大地坐标系（地理坐标系）
二、测量坐标系的分类
2、地球坐标系
地心坐标系：坐标原点位于地球质心
地心坐标系适用于全球应用
参心坐标：坐标原点不位于地球质心
参心坐标系适用于局部应用
有利于局部大地水准面与参考椭球面符合更好 保持国家坐标系的稳定 有利于参心坐标系的保密
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
三、我国常用的测量坐标系统
我国常用的测量坐标系统有：
WGS-84世界大地坐标系
（The WGS-84 Coordinate System）
1954年北京坐标系
（Beijing Geodetic Coordinate System 1954）
1980国家大地坐标系
（National Geodetic Coordinate System 1980）
二、测量坐标系的分类
目前主要的地心坐标系
f
GM(m3/s2)
(rad/s)
3986.040148108 7.2921.29211055 3986.0401408 7.29211055 3986.040148108 7.29211055
二、测量坐标系的分类
（2）参心坐标系
空间大地坐标系采用大地纬度（B）、大地经度（L）和 大地高来描述空间位置。
大地经度是空间的点与参 考 椭球的自转轴法线与参考 椭球的起 始子午面的夹角。 大地纬度是空间的点沿参考 椭球面的法线与赤道面的夹角。
大地高度是空间的点沿参考 椭球的法线方向与参考椭球面 的距离。
二、测量坐标系的分类
坐标系是指描述空间位置的表达形式。
WGS-84、北京54、西安80都可以用（B,L,H）和（X,Y,Z）表示。
基准是指为描述空间位置而定义的点线面。 大地测量基准是指用以描述地球形状的地球椭球参数，包含描述
地球椭球几何特征的长短半轴和物理特征的有关参数、地球在空间 的定位及定向以及描述这些位置所采用的单位长度的定义 。
二、测量坐标系的分类
（3）平面直角坐标
平面直角坐标系是利用 投影变换，将空间坐标通 过某种数学变换映射到平 面上，这种变换又称投影 变换。 投影变换有很多，如 UTM投影、Lambuda投 影等，在我国采用的最多 的是高斯克吕格投影。
三、我国常用的测量坐标系统
坐标系统由坐标系和基准两方面要素构成。
大地坐标系采又称地理坐标系，可以表示地球上任何一点 的位置。
通过格林尼治天文台子午环中心的子午线作为本初子午 线。 参考椭球不同得到的经纬度也是不一样的。
二、测量坐标系的分类
（2）空间直角坐标系
坐标原点位于参考椭球的 中心。 X轴指向起始子午面与赤道 的交点； Z轴指向参考椭球的北极 Y轴位于赤道面上，且按右 手系与X轴成90°夹角。
地方独立地坐标系
注:以上是标准名称。
三、我国常用的测量坐标系统
（一）、 WGS-84坐标系
WGS-84坐标系是一个地心坐标系。由美国国防部制图 局建立，于1987年取代了WGS-72坐标系。
原点是地球的质心。 空 间 直 角 坐 标 的 Z 轴 指 向 BIH1984.0定义的（CTP）方向。 X轴指向BIH1984.0定义的零度子 午面和（CTP）赤道的交点。 Y轴构成右手坐标系。 注:GPS直接提供的坐标是（B,L,H）; BIH( Bureau International de l'Heure)国际时间服务机构; CTP(Conventional Terrestrial Pole)协议地级
二、测量坐标系的分类
（2）天球空间直角坐标
原点：地球质心 Z轴：指向北天极 X轴：指向春分点 Y轴：与X、Z轴构成右手坐标系
二、测量坐标系的分类
2、地球坐标系 地球坐标系根据原点的不同，即参考椭球的不 同分为地心坐标系和参心坐标系。 以上两类都有以下几种表达方式：
空间大地坐标系，即大地经纬度（B,LH）形式； 空间直角坐标系，即三维空间坐标（X,Y,Z）形式； 投影平面直角坐标系，即二维平面坐标（x，y，h）形式