常用坐标系转换及坐标转换软件.ppt

常用坐标转换方法常用坐标转换方法程鹏飞程鹏飞中国测绘科学研究院中国测绘科学研究院2010年月年月10日日坐标系基本概念坐标系基本概念坐标系基本概念坐标系基本概念一一框架间的关系与比较框架间的关系与比较框架间的关系与比较框架间的关系与比较二二软件功能与界面软件功能与界面软件功能与界面软件功能与界面五五框架转换实例框架转换实例框架转换实例框架转换实例六六 内内 容容常用坐标系之间的转换常用坐标系之间的转换常用坐标系之间的转换常用坐标系之间的转换三三转换模型及适用范围转换模型及适用范围转换模型及适用范围转换模型及适用范围 四四一一框架间的关系与比较框架间的关系与比较框架间的关系与比较框架间的关系与比较二二软件功能与界面软件功能与界面软件功能与界面软件功能与界面五五框架转换实例框架转换实例框架转换实例框架转换实例六六 内内 容容常用坐标系之间的转换常用坐标系之间的转换常用坐标系之间的转换常用坐标系之间的转换三三转换模型及适用范围转换模型及适用范围转换模型及适用范围转换模型及适用范围 四四1、地球的形状 地球的大地水准面地球的大地水准面 地球看做球形地球看做球形 地球看做椭球地球看做椭球地球为椭球大地水准面大地水准面全球一致的总椭球全球一致的总椭球参考椭球参考椭球v地心坐标系地心坐标系坐标原点位于地球质心坐标原点位于地球质心2、地心坐标系与参心坐标系、地心坐标系与参心坐标系v参心坐标系参心坐标系坐标原点不位于地球质心坐标原点不位于地球质心v地心坐标系和参心坐标系的特点地心坐标系和参心坐标系的特点n地心坐标系适合于全球用途的应用地心坐标系适合于全球用途的应用n参心坐标系适合于局部用途的应用参心坐标系适合于局部用途的应用o有利于使局部大地水准面与参考椭球面符合更好有利于使局部大地水准面与参考椭球面符合更好o保持国家坐标系的稳定保持国家坐标系的稳定o有利于坐标系的保密有利于坐标系的保密参心坐标系原点与轴指向由给定点定义原点与轴指向由给定点定义基于国家或局部参考椭球基于国家或局部参考椭球在国家内部进行平差在国家内部进行平差参考系为水平坐标系参考系为水平坐标系Local ellipsoidGeoidLocal area ofinterestEastingEastingNorthingNorthing原点原点地球质量中心地球质量中心Z-轴轴地球平均旋转轴地球平均旋转轴X-轴轴平均格林尼治子午面平均格林尼治子午面,垂直于垂直于Z轴轴P(X,Y,Z)格林尼治格林尼治平均旋转轴平均旋转轴平均赤道面平均赤道面O平均格林尼治子午面平均格林尼治子午面地心坐标系地心坐标系全球椭球全球椭球大地水准面大地水准面vWGS-84WGS-84坐标系坐标系3 3、常用坐标系、常用坐标系v国际地球参考框架国际地球参考框架(ITRF)(ITRF)*1954年北京坐标系年北京坐标系*1980西安坐标系西安坐标系*新新1954北京坐标系北京坐标系*2000国家大地坐标系国家大地坐标系我国大地基准我国大地基准参心坐标系参心坐标系地心坐标系地心坐标系存在的问题：存在的问题：（1 1）椭球参数有较大误差。）椭球参数有较大误差。（2 2）参考椭球面与我国大地水准面存在着自西）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。向东明显的系统性倾斜。（3 3）几何大地测量和物理大地测量应用的参考）几何大地测量和物理大地测量应用的参考 面不统一。面不统一。（4 4）定向不明确。）定向不明确。3.1 19543.1 1954年北京坐标系年北京坐标系1.19541.1954年北京坐标系（年北京坐标系（BJ54BJ54旧）旧）坐标原点：前苏联的普尔科沃。坐标原点：前苏联的普尔科沃。参考椭球：克拉索夫斯基椭球。参考椭球：克拉索夫斯基椭球。平差方法：分区分期局部平差。平差方法：分区分期局部平差。坐标原点：陕西省泾阳县永乐镇。坐标原点：陕西省泾阳县永乐镇。参考椭球：参考椭球：19751975年国际椭球。年国际椭球。平差方法：天文大地网整体平差。平差方法：天文大地网整体平差。3.2 19803.2 1980年国家大地坐标系（年国家大地坐标系（GDZ80GDZ80）特点：特点：（1 1）采用）采用19751975年国际椭球。年国际椭球。（2 2）椭球面同似大地水准面在我国境内最为密合，）椭球面同似大地水准面在我国境内最为密合，是多点定位。是多点定位。（3 3）定向明确。）定向明确。（4 4）大地原点地处我国中部。）大地原点地处我国中部。（5 5）大地高程基准采用）大地高程基准采用19561956年黄海高程。年黄海高程。新新19541954年北京坐标系（年北京坐标系（BJ54BJ54新）是由新）是由19801980国国家大地坐标（家大地坐标（GDZ80GDZ80）转换得来的。）转换得来的。坐标原点：陕西省泾阳县永乐镇。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。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。平差方法：天文大地网整体平差。3.3 3.3 新新19541954年北京坐标系（年北京坐标系（BJ54BJ54新）新）BJ54BJ54新的特点新的特点 ：（1 1）采用克拉索夫斯基椭球。）采用克拉索夫斯基椭球。（2 2）是综合）是综合GDZ80GDZ80和和BJ54BJ54旧旧 建立起来的参心坐标系。建立起来的参心坐标系。3.33.3 新新19541954年北京坐标系（年北京坐标系（BJ54BJ54新）新）（3 3）采用多点定位。但椭球面与大地水准面在）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。我国境内不是最佳拟合。（4 4）定向明确。）定向明确。（5 5）大地原点与）大地原点与GDZ80GDZ80相同，但大地起算数据不同。相同，但大地起算数据不同。（6 6）大地高程基准采用）大地高程基准采用19561956年黄海高程。年黄海高程。（7 7）与）与BJ54BJ54旧旧 相比，所采用的椭球参数相同，相比，所采用的椭球参数相同，其定位相近，但定向不同。其定位相近，但定向不同。（8 8）BJ54BJ54旧旧 与与BJ54BJ54新新 无全国统一的转换参无全国统一的转换参 数，只能进行局部转换。数，只能进行局部转换。WGS-84WGS-84椭球及其有关常数椭球及其有关常数：WGS-84WGS-84采用的椭球是国际采用的椭球是国际大地测量与地球物理联合会第大地测量与地球物理联合会第1717届大会大地测量常数推届大会大地测量常数推荐值，其四个基本参数荐值，其四个基本参数3.4 WGS-843.4 WGS-84坐标系坐标系WGS-84WGS-84的定义的定义：原点在地球质心：原点在地球质心 Z Z轴指向轴指向BIH1984.0BIH1984.0定义的协定地球极（定义的协定地球极（CTPCTP）方向）方向 X X轴指向轴指向BIH1984.0BIH1984.0的零度子午面和的零度子午面和CTPCTP赤道的交点赤道的交点 Y Y轴和轴和Z Z、X X轴构成右手坐标系轴构成右手坐标系.它是一个地固坐标系。它是一个地固坐标系。长半径：长半径：a=6378137a=63781372 2（m m）；）；地球引力常数：地球引力常数：GM=3986005GM=398600510108 8m m3 3s s-2-20.60.610108 8m m3 3s s-2-2；正常化二阶带谐系数：正常化二阶带谐系数：C20=-484.16685C20=-484.166851010-6-61.31.31010-9-9；J2=108263J2=1082631010-8-8 地球自转角速度：地球自转角速度：=7292115=72921151010-11-11radsrads-1-10.1500.1501010-11-11radsrads-1-13.4 WGS-84坐标系坐标系o国务院批准，国务院批准，20082008年年7 7月月1 1日起正式实施日起正式实施o地心坐标系，原点为包括海洋和大气的整个地球的质量地心坐标系，原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心中心nZ Z轴由原点指向历元轴由原点指向历元2000.02000.0的地球参考极的方向的地球参考极的方向nX X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000.02000.0）的交点）的交点,该历元的指向由国际时间局给定的历元该历元的指向由国际时间局给定的历元1984.01984.0推算得到推算得到nY Y轴与轴与Z Z轴、轴、X X轴构成右手正交坐标系。轴构成右手正交坐标系。2000国家大地坐标系采用的地球椭球的参数为：国家大地坐标系采用的地球椭球的参数为：n长半轴长半轴a=6378137m，扁率，扁率f=1/298.257222101 3.5 2000国家大地坐标系国家大地坐标系3.6独立坐标系统独立坐标系统o大多数建立在上个世纪五六十年代大多数建立在上个世纪五六十年代o控制网普遍采用传统的三角导线测量方法布控制网普遍采用传统的三角导线测量方法布测测o以城市或测区中心设立中央子午线，为了满以城市或测区中心设立中央子午线，为了满足每公里长度变形小于足每公里长度变形小于2.5厘米限差要求；厘米限差要求；o基于基于2000国家大地坐标系建立的独立坐标国家大地坐标系建立的独立坐标系统，称为系统，称为2000独立坐标系。独立坐标系。o建立方法与常用独立坐标系建立方法基本相建立方法与常用独立坐标系建立方法基本相同。同。3.7坐标系各参数比较坐标系各参数比较坐坐标标系系统统坐坐标标系系类类型型椭椭 球球a长半轴长半轴（米）（米）扁率扁率1954年北京坐标系年北京坐标系参心坐参心坐标标系系克拉索夫斯基克拉索夫斯基6378245 1/298.3 1980西安坐标系西安坐标系参心坐参心坐标标系系IAG-756378140 1/298.257WGS-84世界坐标系世界坐标系地心坐地心坐标标系系WGS-8463781371/298.2572235632000国家大地坐国家大地坐标标系系地心坐地心坐标标系系CGCS200063781371/298.257222101独立坐独立坐标标系系参心坐参心坐标标系系同国家或自定同国家或自定义义3.8国际地球参考架国际地球参考架（ITRF）国际地球参考架国际地球参考架 (ITRF)(ITRF)是是IERS IERS(International Earth Rotation(International Earth Rotation Service)Service)制定，由全球数百个制定，由全球数百个SLRSLR、VLBIVLBI和和GPSGPS站所构成站所构成IGSIGS精密星历精密星历 Z Z轴指向轴指向CIO CIO，利用，利用SLRSLR、VLBIVLBI和和GPSGPS等等 技术维持技术维持.提供站坐标及速度场信息提供站坐标及速度场信息 ITRF序列观测技术及板块运动模型序列观测技术及板块运动模型 序列序列ITRF观测观测技技术术参考参考历历元元启用启用时间时间板板块块运运动动模型模型88VLBI,SLR,LLR1988.01989AM0-2,AM1-289VLBI,SLR,LLR1988.01990AM0-2,AM1-290VLBI,SLR,LLR1988.01991AM0-2,AM1-291VLBI,SLR,LLR,GPS1988.01992AM0-2,NNR-NUVEL192VLBI,SLR,LLR,GPS1988.01994AM0-2,NNR-NUVEL193VLBI,SLR,GPS1993.01995NNR-NUVEL1A94VLBI,SLR,GPS1993.01996NNR-NUVEL1A96VLBI,SLR,GPS,DORIS1997.01998NNR-NUVEL1A97VLBI,SLR,GPS,DORIS1997.01999NNR-NUVEL1A2000VLBI,SLR,GPS,DORIS,LLR1997.02001NNR-NUVEL1A最新的是最新的是ITRF2005坐标系基本概念坐标系基本概念坐标系基本概念坐标系基本概念一一二二软件功能与界面软件功能与界面软件功能与界面软件功能与界面五五框架转换实例框架转换实例框架转换实例框架转换实例六六 内内 容容常用坐标系之间的转换常用坐标系之间的转换常用坐标系之间的转换常用坐标系之间的转换三三转换模型及适用范围转换模型及适用范围转换模型及适用范围转换模型及适用范围 四四ITRF 和和IGS(卫星轨道卫星轨道)的关系的关系oITRF911992年至年至1993年底年底;oITRF921994年期间年期间;oITRF931995年初至年初至1996年中期年中期;oITRF941996年中期至年中期至1998年年3 月月;oITRF961998年年3月至月至1999年年7月月o ITRF97 1999年年8月至月至2000年年6月月o IGS97 2000年年6月至月至2001年年12月月o IGS00 2001年年12月至月至2004年年1月月o IGS00b 2004年年1月至月至2006年年10月月o IGS05 2006年年11月至今月至今ITRF 和和IGS 的关系的关系1)1)IGSIGS精密星历精密星历,轨道约束，则测站坐标与轨道约束，则测站坐标与IGSIGS精精密星历所采用的密星历所采用的ITRFITRF框架一致。框架一致。2)2)采用采用ITRFITRF中的测站坐标中的测站坐标,并对测站进行约束，并对测站进行约束，则必需采用最新的参考框架并将它转换至观测则必需采用最新的参考框架并将它转换至观测历元。历元。3)3)如果测站框架如果测站框架ITRFzzITRFzz比比IGSIGS星历框架星历框架ITRFyyITRFyy新。新。修正过程为修正过程为,在自由网或最小约束分析方案中在自由网或最小约束分析方案中利用星历轨道计算利用星历轨道计算;在观测历元采用近似转换在观测历元采用近似转换参数将测站坐标从参数将测站坐标从ITRFyyITRFyy转换至转换至ITRFzz;ITRFzz;在在ITRFzz ITRFzz 中加测站约束中加测站约束;ITRF 和和IGS 的关系的关系o)如果采用如果采用GPSGPS广播星历（广播星历（WGS84WGS84）,则测则测站坐标同任一站坐标同任一ITRFyyITRFyy的一致性在的一致性在1 1米以内米以内,利用精化了的利用精化了的WGS84(G1150)WGS84(G1150)星历星历,则两者的则两者的一致性在一致性在1 1厘米以内。厘米以内。最初最初WGS84WGS84与与ITRFITRF的关系的关系oWGS84WGS84地面站坐标精度为地面站坐标精度为1m1m到到2m2m的精度，的精度，ITRFITRF则为厘米级精度则为厘米级精度o引力常数不同引力常数不同WGS-84WGS-84与与ITRFITRF的关系的关系WGS84WGS84与与ITRFITRF的转换关系的转换关系WGS-84WGS-84与与ITRFITRF的关系的关系精精化化后后差差别别越越来来越越小小，最最新新实实现现差差别别在在毫毫米米量量级级WGS84与与CGCS2000的比较的比较WGS84与与CGCS2000的比较的比较从定义上从定义上CGCS2000与与WGS 84是一致的，是一致的，即关于坐标系原点、即关于坐标系原点、尺度、定向及定向演尺度、定向及定向演变的定义都是相同的。变的定义都是相同的。参考椭球非常相近，参考椭球非常相近，在在4个椭球常数、个椭球常数、GM、中，唯中，唯有扁率有微小差异：有扁率有微小差异：WGS84与与CGCS2000的比较的比较o）dfdf不引起大地经度变化；不引起大地经度变化；o）dfdf引起大地纬度的变化范围为引起大地纬度的变化范围为0 00.105mm0.105mm；o）dfdf引起大地高的变化范围为引起大地高的变化范围为0 00.105mm0.105mm；o在当前的测量精度水平在当前的测量精度水平,即坐标测量精度即坐标测量精度1mm1mm，由，由两个坐标系的参考椭球的扁率差异引起同一点在两个坐标系的参考椭球的扁率差异引起同一点在WGS 84WGS 84和和CGCS2000CGCS2000坐标系内的坐标变化可以忽略。坐标系内的坐标变化可以忽略。o结论结论:CGCS2000CGCS2000和和WGS 84WGS 84（G1150G1150）在坐标系的实）在坐标系的实现精度范围内，两者的坐标是一致的。现精度范围内，两者的坐标是一致的。坐标系基本概念坐标系基本概念坐标系基本概念坐标系基本概念一一框架间的关系与比较框架间的关系与比较框架间的关系与比较框架间的关系与比较二二软件功能与界面软件功能与界面软件功能与界面软件功能与界面五五框架转换实例框架转换实例框架转换实例框架转换实例六六 内内 容容三三转换模型及适用范围转换模型及适用范围转换模型及适用范围转换模型及适用范围 四四坐标类型坐标类型空间直角坐标空间直角坐标-XYZ大地坐标大地坐标BLH对同一空间点，直角坐标系与大地坐对同一空间点，直角坐标系与大地坐标系参数间有如下转换关系：标系参数间有如下转换关系：直角坐标系与大地坐标系参数间的转换直角坐标系与大地坐标系参数间的转换直接算法直接算法大地坐标系与空间直角坐标系变换大地坐标系与空间直角坐标系变换o由空间直角坐标系变换至大地坐标系采用迭由空间直角坐标系变换至大地坐标系采用迭代法代法 两个坐标系三个平两个坐标系三个平移参数、三个旋转移参数、三个旋转参数、一个尺度参参数、一个尺度参数数国家大地坐标系之间及与国际上坐标系之间的转换国家大地坐标系之间及与国际上坐标系之间的转换布尔莎七参数模型布尔莎七参数模型布尔莎七参数模型布尔莎七参数模型 大地微分公式大地微分公式椭球面上的转换椭球面上的转换三维七参数坐标转换模型三维七参数坐标转换模型大地微分公式大地微分公式椭球面上的转换椭球面上的转换二维七参数转换模型二维七参数转换模型用于大地高的精度较低的转换用于大地高的精度较低的转换三维四参数转换三维四参数转换若不考虑两者尺度的差异若不考虑两者尺度的差异只顾及两个坐标系原点及起始定向的差异只顾及两个坐标系原点及起始定向的差异进行空间坐标转换时这进行空间坐标转换时这4 4个参数可以是个参数可以是3 3个坐标平移参数和个坐标平移参数和1 1个旋转参数个旋转参数平面四参数转换模型平面四参数转换模型平面相似变换模型平面相似变换模型o考虑两个方向不同尺度考虑两个方向不同尺度Sx，Sy独立坐标系建立方法独立坐标系建立方法独立坐标系建立方法独立坐标系建立方法 地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法 城城市市独独立立坐坐标标系系一一般般是是以以国国家家坐坐标标系系坐坐标标为为基基础础建建立立的的，独独立坐标系建立方法大致归类为以下三种类型或它们的组合：立坐标系建立方法大致归类为以下三种类型或它们的组合：（1）高斯正形投影于参考椭球面上任意带平面直角坐标系；）高斯正形投影于参考椭球面上任意带平面直角坐标系；（2）高斯正形投影于低偿高程面的任意带平面直角坐标系；）高斯正形投影于低偿高程面的任意带平面直角坐标系；（3）以中心点坐标平移或者坐标加常数和旋转。）以中心点坐标平移或者坐标加常数和旋转。建立城市独立坐标系模型建立城市独立坐标系模型1）椭球膨缩法）椭球膨缩法o独立坐标系投影面即可高出独立坐标系投影面即可高出CGCS2000椭椭球面，也可降低。球面，也可降低。o建立高斯投影于抵偿高程面上任意带平面直建立高斯投影于抵偿高程面上任意带平面直角坐标系，可采用椭球膨缩法。角坐标系，可采用椭球膨缩法。2）椭球平移法）椭球平移法地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法 地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法（1 1）高斯正形投影于参考椭球面上任意带平面直角坐标系）高斯正形投影于参考椭球面上任意带平面直角坐标系 这种类型通常采用用高斯投影计算方法，将独立坐标变换到相应椭球这种类型通常采用用高斯投影计算方法，将独立坐标变换到相应椭球的国家平面坐标。的国家平面坐标。（2 2）高斯正形投影于低偿高程面的任意带平面直角坐标系）高斯正形投影于低偿高程面的任意带平面直角坐标系 这种类型通常采用椭球变换法或比例缩放法进行变换。这种类型通常采用椭球变换法或比例缩放法进行变换。椭球变换法椭球变换法 在不改变扁率（偏心率）的前提下，改变椭球的长半轴，使改变后的在不改变扁率（偏心率）的前提下，改变椭球的长半轴，使改变后的椭球面与区域平均高程面重合，然后在改变参数后的椭球基础上进行椭球面与区域平均高程面重合，然后在改变参数后的椭球基础上进行投影。投影。地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法 转转换换步步骤骤地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法 比例缩放法比例缩放法 比例缩放法比例缩放法1 1：通常在一定的精度和范围内进行不同投影归算面的坐标：通常在一定的精度和范围内进行不同投影归算面的坐标换算，可视为是长度元素进行一次按比例的缩放。换算，可视为是长度元素进行一次按比例的缩放。转转换换步步骤骤地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法 比例缩放法比例缩放法2 2：在测区中央选择一个中心点，保持其它各点与中心点的：在测区中央选择一个中心点，保持其它各点与中心点的方位不变，对各点与中心点的距离乘以一个变形系数方位不变，对各点与中心点的距离乘以一个变形系数K K后得到零变形距离，后得到零变形距离，然后根据零变形距离与方位角计算各点的坐标改正量，从而得到各点的然后根据零变形距离与方位角计算各点的坐标改正量，从而得到各点的新坐标（地方坐标）。新坐标（地方坐标）。转转换换步步骤骤地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法 算法比较算法比较 比例缩放法：比例缩放法：适用在小区域范围，算法上只考虑两个投影归算面简适用在小区域范围，算法上只考虑两个投影归算面简单近似的平面缩放关系，没有考虑由于归算面的变化而产生的椭球单近似的平面缩放关系，没有考虑由于归算面的变化而产生的椭球面变化问题。而且需要选择一个重合点，选择不同重合点换算后坐面变化问题。而且需要选择一个重合点，选择不同重合点换算后坐标也会有差异，其优点换算后坐标值与原坐标值较接近，便于展到标也会有差异，其优点换算后坐标值与原坐标值较接近，便于展到原地形图上。原地形图上。椭球变换法：椭球变换法：通过改变椭球参数来确定新椭球面，换算后坐标值具通过改变椭球参数来确定新椭球面，换算后坐标值具有唯一值，适用换算区域范围更大，精度较高，但是，换算后坐标有唯一值，适用换算区域范围更大，精度较高，但是，换算后坐标值与原坐标值相差较大，不便于展到原坐标地形图上。值与原坐标值相差较大，不便于展到原坐标地形图上。地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法（3 3）以中心点坐标平移或者坐标加常数和旋转以中心点坐标平移或者坐标加常数和旋转 以中心点进行平移以中心点进行平移 以城市或测区中央某个控制点为中心点，将所有原控制点坐标以中心以城市或测区中央某个控制点为中心点，将所有原控制点坐标以中心点进行平移，从而获得独立坐标系坐标。点进行平移，从而获得独立坐标系坐标。地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法（3 3）以中心点坐标平移或者坐标加常数和旋转（续）以中心点坐标平移或者坐标加常数和旋转（续）以中心点进行平移，再按某角度进行旋转以中心点进行平移，再按某角度进行旋转 以城市或测区中央某个控制点为中心点，将先所有原控制点坐标以中以城市或测区中央某个控制点为中心点，将先所有原控制点坐标以中心点基准进行平移，然后按某角度进行旋转，最后获得独立坐标系坐心点基准进行平移，然后按某角度进行旋转，最后获得独立坐标系坐标。标。原独立坐标系向原独立坐标系向原独立坐标系向原独立坐标系向20002000系独立坐标系转换系独立坐标系转换系独立坐标系转换系独立坐标系转换 地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法地方独立坐标系测绘成果向地心坐标系转换的方法 原原独独立立坐坐标标系系成成果果转转换换到到20002000系系独独立立坐坐标标系系，通通过过选选择择覆覆盖盖整整个个转转换换区区域域，且且分分布布均均匀匀，具具有有一一定定密密度度的的高高精精度度重重合合点点，采采用用二二维维坐坐标标转转换换模模型型（二二维维四四参参数数模模型型或或二二维维多多项项式式模模型型）求求解解转转换换参参数数，根根据转换参数通过转换获得据转换参数通过转换获得20002000系独立系坐标。系独立系坐标。转换模型转换模型ITRF框架间的相互转换框架间的相互转换框架转换步骤框架转换步骤o框架转换关系建立框架转换关系建立o进行板块运动改正进行板块运动改正o进行框架点坐标计算进行框架点坐标计算ITRF框架相互转换框架相互转换o第一步第一步:框架转换关系建立框架转换关系建立 若已给定转换参数若已给定转换参数P P，任一历元，任一历元t t的坐标值可从下式中得到的坐标值可从下式中得到 t0t0是表中指定的历元，是表中指定的历元，t t为需转到的目标历元为需转到的目标历元,P P为参数的速率为参数的速率 框架转换关系框架转换关系转换转换参数参数T1(cm)T2(cm)T3(cm)SppbR1.001R2.001R3.001ITRF970.600.56-2.011.400.04-0.0010.043转换转换参数参数(cm/y)(cm/y)(cm/y)ppb.001/y.001/y.001/y速率速率-0.04-0.08-0.150.012-0.0040.0010.03从从ITRF2005到到 ITRF2000的转换参数及它们的速率（历元的转换参数及它们的速率（历元 2000.0）转换转换参数参数T1(mm)T2(mm)T3(mm)SppbR1(mas)R2(mas)R3(mas)ITRF20000.1-0.8-5.80.400.0000.0000.000转换转换参数参数(cm/y)(cm/y)(cm/y)ppb/y.001/y.001/y.001/y速率速率-0.20.1-1.80.080.0000.0000.000从从ITRF2000转换到以前框架的转换参数与速率（历元转换到以前框架的转换参数与速率（历元1998.0）ITRF框架相互转换框架相互转换o具体的公式为具体的公式为ITRF框架相互转换框架相互转换第二步第二步:考虑板块运动考虑板块运动第三步第三步:进行框架点坐标计算进行框架点坐标计算X,Y,Z为在为在ITRF2000中的坐标，中的坐标，XS,YS,ZS为其它框架中的坐标为其它框架中的坐标2000国家大地坐标与国家大地坐标与ITRF框架坐标转换框架坐标转换 o首先按已公布的首先按已公布的ITRFITRF框架之间的转换关系由参考历元框架之间的转换关系由参考历元转换到转换到2000.02000.0历元。历元。ITRF2005-ITRF97=ITRF2005-ITRF2000+ITRF2000-ITRF97例如例如:将将ITRF2005坐标转换关系转换为坐标转换关系转换为ITRF97，2000历元历元转换转换参数参数(cm)(cm)(cm)S(ppb).001 .001 .001ITRF970.53000.3200-2.89001.82700.03200.00100.1030速率速率-0.0600-0.0700-0.33000.0920-0.00400.00100.03002000国家大地坐标与国家大地坐标与ITRF框架坐标转换框架坐标转换o根据测站本身在预转换框架中的速率值根据测站本身在预转换框架中的速率值及框架本身的变化速率代入公式，转换及框架本身的变化速率代入公式，转换参数的变化率看作年变率，计算得到测参数的变化率看作年变率，计算得到测站的实际变化速率。站的实际变化速率。2000国家大地坐标与国家大地坐标与ITRF框架坐标转换框架坐标转换o 为控制点的速率，可从为控制点的速率，可从ITRFITRF网站网站（http:/itrf.ensg.ign.fr/ITRFhttp:/itrf.ensg.ign.fr/ITRF）所提供的相）所提供的相应的框架站点坐标文件中获取应的框架站点坐标文件中获取(例如：例如：ITRF2005_GPS_SSC)ITRF2005_GPS_SSC)。2000国家大地坐标与国家大地坐标与ITRF框架坐标转换框架坐标转换其速度矢量不确定时其速度矢量不确定时o测站的速度场可通过已公布的动态板块模型测站的速度场可通过已公布的动态板块模型近似得到。近似得到。o每个板块的角速度分量是已知值都可从地球每个板块的角速度分量是已知值都可从地球物理模型计算得到，因此，测站的速度为：物理模型计算得到，因此，测站的速度为：2000国家大地坐标与国家大地坐标与ITRF框架坐标转换框架坐标转换按计算得到的框架之间的转换关系转换按计算得到的框架之间的转换关系转换得到得到CGCS2000的坐标的坐标坐标系基本概念坐标系基本概念坐标系基本概念坐标系基本概念一一框架间的关系与比较框架间的关系与比较框架间的关系与比较框架间的关系与比较二二软件功能与界面软件功能与界面软件功能与界面软件功能与界面五五框架转换实例框架转换实例框架转换实例框架转换实例六六 内内 容容常用坐标系之间的转换常用坐标系之间的转换常用坐标系之间的转换常用坐标系之间的转换三三四四Bursa椭球面三维三维平面平面七参数七参数四、坐标转换模型及适用范围四、坐标转换模型及适用范围四参数四参数三参数四、坐标转换模型及适用范围四、坐标转换模型及适用范围二维七参数转换二维七参数转换模型模型省级以下省级以下相对独立相对独立的的平平面坐标系统与面坐标系统与CGCS2000的的联系联系全国全国及省级及省级三维四参数转换三维四参数转换模型模型平面四参数转换平面四参数转换模型模型范围与模型选择范围与模型选择多项式回归多项式回归模型模型坐标系基本概念坐标系基本概念坐标系基本概念坐标系基本概念一一框架间的关系与比较框架间的关系与比较框架间的关系与比较框架间的关系与比较二二五五框架转换实例框架转换实例框架转换实例框架转换实例六六 内内 容容常用坐标系之间的转换常用坐标系之间的转换常用坐标系之间的转换常用坐标系之间的转换三三四四转换模型及适用范围转换模型及适用范围五、软件主要功能及界面五、软件主要功能及界面1不同坐标系之间的转换2ITRF 与与CGCS2000的转换的转换3三度带、六度带、任意带换带三度带、六度带、任意带换带4高斯投影高斯投影:XYBL5同一坐标系下坐标转换:BLHXYZ 6 强大的编辑功能强大的编辑功能7 支持单点与批量处理支持单点与批量处理五、软件主要功能及界面五、软件主要功能及界面1不同坐标系之间的转换23高斯投影:XYBL4三度带、六度带、任意带换带三度带、六度带、任意带换带5同一坐标系下坐标转换:BLHXYZ 6 强大的编辑功能强大的编辑功能7 支持单点与批量处理支持单点与批量处理ITRF 与CGCS2000的转换坐标转换计算步骤坐标转换计算步骤拟合残差及检核文件输出（二维输出为例）拟合残差及检核文件输出（二维输出为例）：五、软件主要功能及界面五、软件主要功能及界面1不同坐标系之间的转换2ITRF 与CGCS2000的转换3高斯投影:XYBL4三度带、六度带、任意带换带三度带、六度带、任意带换带5同一坐标系下坐标转换:BLHXYZ 6 强大的编辑功能强大的编辑功能7 支持单点与批量处理支持单点与批量处理ITRF框架与框架与CGCS2000坐标转换坐标转换五、软件主要功能及界面五、软件主要功能及界面1不同坐标系之间的转换2ITRF 与CGCS2000的转换3高斯投影:XYBL4三度带、六度带、任意带换带5同一坐标系下坐标转换:BLHXYZ 6 强大的编辑功能强大的编辑功能7 支持单点与批量处理支持单点与批量处理五、软件主要功能及界面五、软件主要功能及界面1不同坐标系之间的转换2ITRF 与CGCS2000的转换3三度带、六度带、任意带换带三度带、六度带、任意带换带4高斯投影:XYBL5同一坐标系下坐标转换:BLHXYZ 6 强大的编辑功能强大的编辑功能7 支持单点与批量处理支持单点与批量处理五、软件主要功能及界面五、软件主要功能及界面1不同坐标系之间的转换2ITRF 与与CGCS2000的转换的转换3三度带、六度带、任意带换带三度带、六度带、任意带换带4高斯投影高斯投影:XYBL5同一坐标系下坐标转换:BLHXYZ 6 强大的编辑功能强大的编辑功能7 支持单点与批量处理支持单点与批量处理公共点选取公共点选取坐标系基本概念坐标系基本概念坐标系基本概念坐标系基本概念一一框架间的关系与比较框架间的关系与比较框架间的关系与比较框架间的关系与比较二二软件功能与界面软件功能与界面软件功能与界面软件功能与界面五五六六 内内 容容常用坐标系之间的转换常用坐标系之间的转换常用坐标系之间的转换常用坐标系之间的转换三三转换模型及适用范围转换模型及适用范围转换模型及适用范围转换模型及适用范围 四四（河河北北CORS网网）六、六、ITRF框框架转换实例架转换实例观测时间观测时间：2009年年5月月10至至12日日数据处理数据处理：GAMIT/GLOBK对对观测数据进行处理观测数据进行处理及平差。及平差。坐标框架及历元坐标框架及历元：ITRF2005、历元历元:2009.085 六、六、ITRF框架转换实例框架转换实例o输入文件：预转换站点坐标文件输入文件：预转换站点坐标文件输出转换后的坐标文件输出转换后的坐标文件框架框架站点站点XYZCGCS2000SHAO-2831733.36294675666.01423275369.4651ITRF2005-2831733.36634675666.02023275369.4653CGCS2000WUHN-2267749.2635009154.3113221290.709ITRF2005-2267749.29135009154.37443221290.7470CGCS2000URUM193030.80874606851.27724393311.4185ITRF2005193030.78154606851.32594393311.4009CGCS2000BJFS-2148743.93004426641.30084044655.9187ITRF2005-2148743.92614426641.29324044655.9302六、六、ITRF框架转换实例框架转换实例 谢 谢！