控制测量学课件第20讲-分解优秀PPT.ppt
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1、控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学 其次十讲其次十讲限制测量学限制测量学控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学第第7章椭球面上的测量计算章椭球面上的测量计算7.17.1地球椭球基本几何参数及其相互关系(驾驭)地球椭球基本几何参数及其相互关系(驾驭)7.27.2椭球面上的椭球面上的 常用坐标系及其相互关系(驾驭)常用坐标系及其相互关系(驾驭)坐标转换坐标转换控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学 7.2 7.2 椭球面上的常用坐标系及其相互关系椭球面上的常用坐标系及其相互关系1.1.大地坐标系大地坐标系 p p 点的子午面点的子午面NPS NPS 与起始子午面与起始子午面 NGS NG
2、S 所构所构成的二面角成的二面角L L,叫做,叫做p p 点点的的大地经度大地经度,由起始子午,由起始子午面起算,向东为正,叫东面起算,向东为正,叫东经(经(00180180),向西),向西为负,叫西经(为负,叫西经(00180180)。)。控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学 7.2 7.2 椭球面上的常用坐标系及其相互关系椭球面上的常用坐标系及其相互关系1.1.大地坐标系大地坐标系 P P 点的法线点的法线 与赤道面与赤道面的夹角的夹角B B,叫做,叫做P P点的点的大地大地纬度纬度。由赤道面起算,向。由赤道面起算,向北为正,叫北纬(北为正,叫北纬(009090);向南为负,叫南);向
3、南为负,叫南纬纬(0(090)90)。控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学 大地坐标系是用大地经度大地坐标系是用大地经度L L、大地纬、大地纬度度B B和大地高和大地高H H表示地面点位的。表示地面点位的。从地面点从地面点P P沿椭球法线到椭球面的距沿椭球法线到椭球面的距离叫大地高。假如点不在椭球面上,表示离叫大地高。假如点不在椭球面上,表示点的位置还要附加另一参数点的位置还要附加另一参数大地高,大地高,它同正常高及正高有如下关系它同正常高及正高有如下关系 7.2 7.2 椭球面上的常用坐标系及其相互关系椭球面上的常用坐标系及其相互关系控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学2.2.空间直
4、角坐标系空间直角坐标系 以椭球体中心以椭球体中心O O 为原为原点,起始子午面与赤道面点,起始子午面与赤道面交线交线x x 为轴,在赤道面上为轴,在赤道面上与与X X 轴正交的方向为轴正交的方向为Y Y 轴,轴,椭球体的旋转轴为椭球体的旋转轴为Z Z 轴,轴,构成右手坐标系构成右手坐标系O OXYZXYZ,在该坐标系中,在该坐标系中,p p点的位点的位置用置用X,Y,ZX,Y,Z表示。表示。控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学2.2.空间直角坐标系空间直角坐标系 地球空间直角坐标系地球空间直角坐标系的坐标原点位于地球质心的坐标原点位于地球质心(地心坐标系地心坐标系)或参考椭)或参考椭球中心
5、(球中心(参心坐标系参心坐标系),),Z Z 轴指向地球北极,轴指向地球北极,x x 轴轴指向起始子午面与地球赤指向起始子午面与地球赤道的交点,道的交点,y y 轴垂直于轴垂直于XOZ XOZ 面并构成右手坐标系。面并构成右手坐标系。控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学3.3.子午面直角坐标系子午面直角坐标系 设点设点 p p 的大地经度的大地经度L L为,在过为,在过p p点的子午面点的子午面上,以子午圈椭圆中心上,以子午圈椭圆中心为原点,建立为原点,建立x,y x,y 平面平面直角坐标系。在该坐标直角坐标系。在该坐标系中,系中,p p 点的位置用点的位置用L,x,yL,x,y 表示。表
6、示。控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学4.4.地心纬度坐标系及归化纬度坐标系地心纬度坐标系及归化纬度坐标系略略控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学5.5.大地极坐标系大地极坐标系 M M 为椭球风光为椭球风光上上随意一点,随意一点,MN MN 为过为过M M 点的点的子午线,子午线,S S 为连结的大地为连结的大地线长,线长,A A 为大地线在为大地线在M M 点点的方位角。以的方位角。以M M 为极点,为极点,MN MN 为极轴,为极轴,S S 为极半径,为极半径,A A为极角,这样就构成大地为极角,这样就构成大地极坐标系。在该坐标系中极坐标系。在该坐标系中p p 点的位置用点的位
7、置用S,A S,A 表示。表示。控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学4.4.大地极坐标系大地极坐标系 椭球面上点的极坐标(椭球面上点的极坐标(S,AS,A)与大地坐)与大地坐标标(L,B(L,B)可以相互换算,这种换算叫做大地)可以相互换算,这种换算叫做大地主题解算。主题解算。控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学 7.2.2 7.2.2 各坐标系间的关系各坐标系间的关系 1 1)子午面直角坐标系同大地坐标系的关系)子午面直角坐标系同大地坐标系的关系 过过p p 点作法线点作法线 ,它与,它与x x 轴之夹角为轴之夹角为B B,过点作子午圈的切线过点作子午圈的切线TPTP,它与,它与x
8、x 轴的夹角为轴的夹角为(90+90+B B)。子午面直角坐标)。子午面直角坐标x,y x,y 同大地纬度同大地纬度B B 的关系式如下:的关系式如下:控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学2 2)空间直角坐标系同子午面直角坐标系的关系)空间直角坐标系同子午面直角坐标系的关系 空间直角坐标系中空间直角坐标系中 的相当于子午平的相当于子午平面直角坐标系中的面直角坐标系中的y y,前者的,前者的 相当于后相当于后者的,并且二者的经度者的,并且二者的经度L L相同。相同。控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学3 3)空间直角坐标系同大地坐标系的关系)空间直角坐标系同大地坐标系的关系控制测量学控制
9、测量学控制测量学控制测量学7.2.3 7.2.3 站心地平坐标系站心地平坐标系略略控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学2000国家大地坐标系国家大地坐标系经国务院批准,依据中华人民共和国测绘法,经国务院批准,依据中华人民共和国测绘法,我国自我国自2008年年7月月1日起启用日起启用2000国家大地坐标国家大地坐标系(简称系(简称“2000坐标系坐标系”)。英文名称为)。英文名称为ChinaGeodeticCoordinateSystem2000,英文缩写,英文缩写为为CGCS2000。2000坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现其原点为包括海洋和大气
10、的整个地球的质量中心。其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学2000国家大地坐标系国家大地坐标系2000坐标系接受的地球椭球参数如下:坐标系接受的地球椭球参数如下:长半轴长半轴a6378137m扁率扁率f1/298.257222101地心引力常数地心引力常数GM3.9860044181014m3s-2自转角速度自转角速度7.29211510-5rads-1控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学2000国家大地坐标系国家大地坐标系国家测绘局在国家测绘局在2008年年6月月18日的公告中,对新旧日的公告中,对新旧坐标系的转换和运用作出说明:坐标系的转
11、换和运用作出说明:2000坐标系与现坐标系与现行国家大地坐标系转换、连接的过渡期为行国家大地坐标系转换、连接的过渡期为8至至10年。年。现有各类测绘成果,在过渡期内可沿用现行国家大现有各类测绘成果,在过渡期内可沿用现行国家大地坐标系;地坐标系;2008年年7月月1日后新生产的各类测绘成日后新生产的各类测绘成果应接受果应接受2000坐标系。现有地理信息系统,在过坐标系。现有地理信息系统,在过渡期内应逐步转换到渡期内应逐步转换到2000坐标系;坐标系;2008年年7月月1日后新建设的地理信息系统应接受日后新建设的地理信息系统应接受2000坐标系坐标系控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学2000
12、国家大地坐标系国家大地坐标系我国于我国于20世纪世纪50年头和年头和80年头分别建立了年头分别建立了1954年北京坐标系(简称年北京坐标系(简称“54坐标系坐标系”)和)和1980西安西安坐标系(简称坐标系(简称“80坐标系坐标系”)。限于当时的技术条)。限于当时的技术条件,我国大地坐标系基本上是依靠于传统技术手段件,我国大地坐标系基本上是依靠于传统技术手段实现的。实现的。控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学2000国家大地坐标系国家大地坐标系54坐标系接受的是克拉索夫斯基椭球体,该椭球坐标系接受的是克拉索夫斯基椭球体,该椭球在计算和定位的过程中,没有接受中国的数据,该在计算和定位的过程中
13、,没有接受中国的数据,该系统在我国范围内符合得不好,不能满足高精度定系统在我国范围内符合得不好,不能满足高精度定位以及地球科学、空间科学和战略武器发展的须要位以及地球科学、空间科学和战略武器发展的须要控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学现行坐标系的局限性现行坐标系的局限性1.二维坐标系统。二维坐标系统。1980西安坐标系是经典大地测西安坐标系是经典大地测量成果的归算及其应用,它的表现形式为平面的二量成果的归算及其应用,它的表现形式为平面的二维坐标。用现行坐标系只能供应点位平面坐标,而维坐标。用现行坐标系只能供应点位平面坐标,而且表示两点之间的距离精确度也比用现代手段测得且表示两点之间的距离
14、精确度也比用现代手段测得的低的低10倍左右。高精度、三维与低精度、二维之倍左右。高精度、三维与低精度、二维之间的冲突是无法协调的。比如将卫星导航技术获得间的冲突是无法协调的。比如将卫星导航技术获得的高精度的点的三维坐标表示在现有地图上,不仅的高精度的点的三维坐标表示在现有地图上,不仅会造成点位信息的损失会造成点位信息的损失(三维空间信息只表示为二三维空间信息只表示为二维平面位置维平面位置),同时也将造成精度上的损失。,同时也将造成精度上的损失。控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学现行坐标系的局限性现行坐标系的局限性2.参考椭球参数。随着科学技术的发展,国际上对参考椭球参数。随着科学技术的发
15、展,国际上对参考椭球的参数已进行了多次更新和改善。参考椭球的参数已进行了多次更新和改善。1980西安坐标系所接受的西安坐标系所接受的IAG1975椭球,其长半轴要椭球,其长半轴要比现在国际公认的比现在国际公认的WGS84椭球长半轴的值大椭球长半轴的值大3米米左右,而这可能引起地表长度误差达左右,而这可能引起地表长度误差达10倍左右。倍左右。控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学现行坐标系的局限性现行坐标系的局限性3.随着科技的进步,维持非地心坐标系下的实际点随着科技的进步,维持非地心坐标系下的实际点位坐标不变的难度加大,维持非地心坐标系的技术位坐标不变的难度加大,维持非地心坐标系的技术也逐步
16、被新技术所取代。也逐步被新技术所取代。4.椭球短半轴指向。椭球短半轴指向。1980西安坐标系接受指向西安坐标系接受指向JYD1968.0极原点,与国际上通用的地面坐标系极原点,与国际上通用的地面坐标系如如ITRS,或与,或与GPS定位中接受的定位中接受的WGS84等椭球短等椭球短轴的指向轴的指向(BIH1984.0)不同。不同。控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学2000国家大地坐标系国家大地坐标系1、各省市已建立的、各省市已建立的GPSC级网、城市级网、城市GPS限制网限制网的地心坐标成果需转换到的地心坐标成果需转换到ITRF97框架,框架,2000.0历历元。转换后的成果可作为元。转换
17、后的成果可作为2000国家大地坐标系下国家大地坐标系下的坐标成果。的坐标成果。2、依法建立的相对独立的平面坐标系统仍可接着、依法建立的相对独立的平面坐标系统仍可接着运用,必需建立与运用,必需建立与2000国家大地坐标系的联系。国家大地坐标系的联系。控制测量学控制测量学控制测量学控制测量学2000国家大地坐标系国家大地坐标系3、各地方、部门在、各地方、部门在1954年北京坐标系或年北京坐标系或1980西西安坐标系下建立的地理信息数据库,运用测绘部门安坐标系下建立的地理信息数据库,运用测绘部门供应的原坐标系与供应的原坐标系与2000国家大地坐标系的重合限国家大地坐标系的重合限制点计算模型转换参数,
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