测量中常用的坐标系统

测量中常用的坐标系

一、坐标系类型

1、大地坐标系

定义：大地测量中以参考椭球面（不准确）为基准面建立起来的坐标系。

一定的参考椭球和一定的大地原点上的大地起算数据，确定了一定的坐标系。通常用参考椭球参数和大地原点上的起算数据作为一个参心大地坐标系建成的标志。

大地坐标（地理坐标）：将某点投影到椭球面上的位置用大地经度L和大地纬度B表示，（ B ， L）统称为大地坐标。

大地高H：某点沿投影方向到基准面（参考椭球面）的距离。

在大地坐标系中，某点的位置用（B ， L，H）来表示。

2、空间直角坐标系

定义：以椭球体中心为原点，起始子午面与赤道面交线为X 轴，在赤道面上与X轴正交的方向为Y轴，椭球体的旋转轴为

Z轴。

在空间直角坐标系中，某点的位置用（X，Y，Z）来表示。

3、平面直角坐标系

在小区域进行测量工作若采用大地坐标来表示地面点位置是不方便的，通常采用平面直角坐标系。

测量工作以x轴为纵轴，以y轴为横轴

投影坐标：为了建立各种比例尺地形图的控制及工程测量控制，一般应将椭球面上各点的大地坐标按照一定的规律投影到平面上，并以相应的平面直角坐标表示。

4、地方独立坐标系

基于限制变形、方便、实用和科学的目的，在许多城市和工程测量中，常常会建立适合本地区的地方独立坐标系，建立地方独立坐标系，实际上就是通过一些参数来确定地方参考椭球与投影面。

二、国家大地坐标系

1.1954年北京坐标系（BJ54旧）

坐标原点：前苏联的普尔科沃。

参考椭球：克拉索夫斯基椭球。

平差方法：分区分期局部平差。

存在问题：（1）椭球参数有较大误差。

（2）参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性倾斜。

（3）几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。

（4）定向不明确。

2.1980年国家大地坐标系（GDZ80）

坐标原点：陕西省泾阳县永乐镇。

参考椭球：1975年国际椭球。

平差方法：天文大地网整体平差。

特点：（1）采用1975年国际椭球。

（2）参心大地坐标系是在1954年北京坐标系基础上建立起来的。

（3）椭球面同似大地水准面在我国境内最为密合，是多点定位。

（4）定向明确。

（5）大地原点地处我国中部。

（6）大地高程基准采用1956年黄海高程。

3.新1954年北京坐标系（BJ54新）新1954年北京坐标系（BJ54新）是由1980年国家大地坐标系（GDZ80）转换得来的。

坐标原点：陕西省泾阳县永乐镇。

参考椭球：克拉索夫斯基椭球。

平差方法：天文大地网整体平差。

BJ54新的特点：（1）采用克拉索夫斯基椭球。

（2）是综合GDZ80和BJ54旧建立起来的参心坐标系。（3）采用多点定位。但椭球面与大地水准面在我国境内不是最佳拟合。

（4）定向明确。

（5）大地原点与GDZ80相同，但大地起算数据不同。

（6）大地高程基准采用1956年黄海高程。

（7）与BJ54旧相比，所采用的椭球参数相同，其定位相近，但定向不同。

（8） BJ54旧与BJ54新无全国统一的转换参数，只能进行局部转换。

三、WGS-84坐标系

地心坐标系。

参考椭球：WGS-84椭球

原点：地球的质心

空间直角坐标系的z轴指向BIH（1984.0）定义的地极（CTP）方向，X轴指向BIH定义的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z，X轴构成右手坐标系。

长半轴a=6378137m；扁率f=1:298.257223563

四、2000国家大地坐标系

地心坐标系

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。2000国家大地坐标系的原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心；

2000国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向，该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984.0的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转，X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000.0）的交点，Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。

采用广义相对论意义下的尺度。

2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数的数值为：

长半轴 a＝6378137m

扁率f=1/298.257222101

地心引力常数 GM＝3.986004418×1014m3s-2

自转角速度ω＝7.292l15×10-5rad s-1