淺析現(xiàn)行坐標向2000國家大地坐標轉換的幾種模型

1、    淺析現(xiàn)行坐標向2000國家大地坐標轉換的幾種模型    艾云毅摘要簡單闡述了參心坐標系和地心坐標系及兩者轉換的必要并介紹了參心坐標向地心坐標轉換通常采用的幾種模型。關鍵詞參心坐標系 大地坐標系 轉換模型 p226+.3 文獻碼 b 1000-405x（2015）-3-167-11前言大地坐標系是地球空間框架的重要基礎，是表征地球空間實體位置的三維參考基準，科學地定義和采用國家大地坐標系會對很多領域產生重大影響。隨著科技日新月異的發(fā)展和全球一體化的加快，我國也將會逐步將現(xiàn)在廣泛應用的參心坐標系轉換成地心坐標系。2坐標轉換的必然性曾經在我國常用的大地

2、坐標系均為參心坐標系，包括1954北京坐標系、新1954北京坐標系、1980西安坐標系。這些坐標系都是使用經典大地測量技術建立的局部大地坐標系，它的特點是非地心的、二維使用的，并且會受到平差方法、精度等條件因素的限制。采用地心坐標系，即以地球質量中心為原點的坐標系統(tǒng)，是國際測量界的總趨勢。世界上很多發(fā)達國家和地區(qū)在很多年前就已經開始采用地心坐標系。我國也在2008年7月開始啟用新的國家大地坐標系，即2000國家大地坐標系（cgcs2000大地坐標系），并對新舊坐標系的轉換和使用作出說明：2000國家大地坐標系與現(xiàn)行國家大地坐標系轉換、銜接的過渡期為8至10年。若現(xiàn)在仍采用現(xiàn)行坐標系，不僅制約了

3、地理空間信息的精確表達和各種先進的空間技術的廣泛應用，無法全面滿足當今氣象、地震、水利、交通等部門對高精度測繪地理信息服務的要求，而且也不利于國際上民航與海圖的有效銜接，因此我國采用地心坐標系已勢在必行。3坐標轉換模型由現(xiàn)行坐標系下的坐標轉換到新的2000國家大地坐標系下的坐標步驟包括坐標模型的選擇，再通過選取的重合點利用選擇的模型確定轉換參數(shù)進行高斯正反算并對結果進行精度評估。選擇最嚴密的轉換模型對坐標的轉換準確度起著至關重要的作用。3.1二維七參數(shù)轉換模型其中：b，l同一點位在兩個坐標系下的緯度差、經度差，單位為弧度；a，f橢球長半軸差（單位米）、扁率差（無量綱）；x，y，z平移參數(shù)，單位

4、為米；x，y，z旋轉參數(shù)，單位為弧度；m尺度參數(shù)（無量綱）。3.2平面四參數(shù)轉換模型屬于兩維坐標轉換，對于三維坐標，需將坐標通過高斯投影變換得到平面坐標再計算轉換參數(shù)。平面直角坐標轉換模型：其中，x0，y0為平移參數(shù)，為旋轉參數(shù)，m為尺度參數(shù)。x2，y2為2000國家大地坐標系下的平面直角坐標，x1，y1為原坐標系下平面直角坐標。坐標單位為米。3.3綜合法坐標轉換所謂綜合法即就是在相似變換（bursa七參數(shù)轉換）的基礎上，再對空間直角坐標殘差進行多項式擬合，系統(tǒng)誤差通過多項式系數(shù)得到消弱，使統(tǒng)一后的坐標系框架點坐標具有較好的一致性，從而提高坐標轉換精度。綜合法轉換模型及轉換方法：利用重合點先用

5、相似變換轉換bursa七參數(shù)坐標轉換模型式中，3個平移參數(shù)x，y，zt，3個旋轉參數(shù)x，y，zt和1個尺度參數(shù)m。對相似變換后的重合點殘差vx，vy，vz采用多項式擬合式中：b，l單位：弧度；k為擬合階數(shù)；aij為系數(shù)，通過最小二乘求解。3.4三維七參數(shù)坐標轉換模型b，l，h同一點位在兩個坐標系下的緯度差、經度差、大地高差，經緯度差單位為弧度，大地高差單位為米；=180×3600/弧度秒；a 橢球長半軸差，單位為米；f 扁率差，無量綱；x，y，z平移參數(shù)，單位為米；x，y，z旋轉參數(shù)，單位為弧度； m尺度參數(shù)，無量綱。3.5模型選擇全國及省級范圍的坐標轉換選擇二維七參數(shù)轉換模型；省級以下的坐標轉換可選擇三維四參數(shù)模型或平面四參數(shù)模型。對于相對獨立的平面坐標系統(tǒng)與2000國家大地坐標系的聯(lián)系可采用平面四參數(shù)模型或多項式回歸模型。4結束語坐標轉換的模型比較多，本文簡要介紹了幾種轉換模型，每種模型各有特點，具體應用中還應該結合實際情況選擇更為密合的旋轉模型，這樣才能在坐標旋轉過程中達到最好的契合度。參考文獻1郭際明.大地測量學基礎m.武漢：武漢大學出版社，2001.2魏子卿.我國大地坐標系的換代問題j.武漢大學學報：信息科學版，2003.28（2）：138-148.地球2015年3期地球的其它文章淺談新形勢下加強環(huán)境監(jiān)測工作的幾點看法航磁資料