常用坐标系转换和坐标转换软件市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

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1、惯用坐标转换方法惯用坐标转换方法程鹏飞中国测绘科学研究院月10日第第1页页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关系与比较框架间关系与比较框架间关系与比较框架间关系与比较二二软件功效与界面软件功效与界面软件功效与界面软件功效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 容容惯用坐标系之间转换惯用坐标系之间转换惯用坐标系之间转换惯用坐标系之间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 四四第第2页页一一框架间关系与比较框架间关系与比较框架间关系与比较框架间关系与比较二二软件功效与界面软件功效与界面软件功效与

2、界面软件功效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 容容惯用坐标系之间转换惯用坐标系之间转换惯用坐标系之间转换惯用坐标系之间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 四四第第3页页1、地球形状 地球大地水准面地球大地水准面 地球看做球形地球看做球形 地球看做椭球地球看做椭球第第4页页地球为椭球大地水准面大地水准面全球一致总椭球全球一致总椭球参考椭球参考椭球第第5页页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

3、点不位于地球质心v地心坐标系和参心坐标系特点地心坐标系和参心坐标系特点n地心坐标系适合于全球用途应用地心坐标系适合于全球用途应用n参心坐标系适合于局部用途应用参心坐标系适合于局部用途应用o有利于使局部大地水准面与参考椭球面符合更加有利于使局部大地水准面与参考椭球面符合更加好好o保持国家坐标系稳定保持国家坐标系稳定o有利于坐标系保密有利于坐标系保密第第6页页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 ofi

4、nterestEastingEastingNorthingNorthing第第7页页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第第8页页vWGS-84WGS-84坐标系坐标系3 3、惯用坐标系、惯用坐标系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

5、坐标系北京坐标系*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第第9页页存在问题：存在问题：（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 向东显著系统性倾斜。向东显著系统性倾斜。（3 3）几何大地测量和物理大地测量应用参考）几何大地测量和物理大地测量应用参考 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

6、苏联普尔科沃。坐标原点：前苏联普尔科沃。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。第第10页页坐标原点：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）采取）采取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

7、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）大地高程基准采取）大地高程基准采取19561956年黄海高程。年黄海高程。第第11页页 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。）转换得来。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

8、（年北京坐标系（BJ54BJ54新）新）BJ54BJ54新特点新特点 ：（1 1）采取克拉索夫斯基椭球。）采取克拉索夫斯基椭球。（2 2）是综合）是综合GDZ80GDZ80和和BJ54BJ54旧旧 建立起来参心坐标系。建立起来参心坐标系。第第12页页3.33.3 新新19541954年北京坐标系（年北京坐标系（BJ54BJ54新）新）（3 3）采取多点定位。但椭球面与大地水准面在）采取多点定位。但椭球面与大地水准面在 我国境内不是最正确拟合。我国境内不是最正确拟合。（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，但大地起算数据不一样。相同，但大地起算数

9、据不一样。（6 6）大地高程基准采取）大地高程基准采取19561956年黄海高程。年黄海高程。（7 7）与）与BJ54BJ54旧旧 相比，所采取椭球参数相同，相比，所采取椭球参数相同，其定位相近，但定向不一样。其定位相近，但定向不一样。（8 8）BJ54BJ54旧旧 与与BJ54BJ54新新 无全国统一转换参无全国统一转换参 数，只能进行局部转换。数，只能进行局部转换。第第13页页 WGS-84WGS-84椭球及其相关常数椭球及其相关常数：WGS-84WGS-84采取椭球是国际大采取椭球是国际大地测量与地球物理联合会第地测量与地球物理联合会第1717届大会大地测量常数推荐届大会大地测量常数推荐

10、值，其四个基本参数值，其四个基本参数3.4 WGS-843.4 WGS-84坐标系坐标系WGS-84WGS-84定义定义：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定义协定地球极（定义协定地球极（CTPCTP）方向）方向 X X轴指向轴指向BIH1984.0BIH1984.0零度子午面和零度子午面和CTPCTP赤道交点赤道交点 Y Y轴和轴和Z Z、X X轴组成右手坐标系轴组成右手坐标系.它是一个地固坐标系。它是一个地固坐标系。第第14页页长半径：长半径：a=63781372a=63781372（m m）；）；地球引力常数：地球引力常数：GM=398

11、600510GM=3986005108 8m m3 3s s-2-20.6100.6108 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=-484.1668510C20=-484.1668510-6-61.3101.310-9-9；J2=10826310J2=10826310-8-8 地球自转角速度：地球自转角速度：=729211510=729211510-11-11radsrads-1-10.150100.15010-11-11radsrads-1-13.4 WGS-84坐标系坐标系第第15页页o国务院同意，7月1日起正式实施o地心坐标系，原点为包含海洋和大气

12、整个地球质量中心oZ轴由原点指向历元.0地球参考极方向oX轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元.0）交点,该历元指向由国际时间局给定历元1984.0推算得到oY轴与Z轴、X轴组成右手正交坐标系。o国家大地坐标系采取地球椭球参数为：o长半轴a=6378137m，扁率f=1/298.257222101 3.5 国家大地坐标系国家大地坐标系第第16页页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控制网普遍采取传统三角导线测量方法布测控制网普遍采取传统三角导线测量方法布测o以城市或测区中心设置中央子午线，为了满以城市或测区中心设置中央子午线

13、，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基于基于国家大地坐标系建立独立坐标系统，称国家大地坐标系建立独立坐标系统，称为为独立坐标系。独立坐标系。o建立方法与惯用独立坐标系建立方法基本相建立方法与惯用独立坐标系建立方法基本相同。同。第第17页页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.

14、257WGS-84世界坐标系世界坐标系地心坐地心坐标标系系WGS-8463781371/298.257223563国家大地坐标系国家大地坐标系地心坐地心坐标标系系CGCS63781371/298.257222101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第第18页页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)制订，由全球数百个制订，由全球数百

15、个SLRSLR、VLBIVLBI和和GPSGPS站所组成站所组成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第第19页页 ITRF序列观察技术及板块运动模型序列观察技术及板块运动模型 序列序列ITRF观察技术观察技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,LLR1988.019

16、91AM0-2,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-NUVEL1AVLBI,SLR,GPS,DORIS,LLR1997.0NNR-NUVEL1A最新是最新是IT

17、RF第第20页页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效与界面软件功效与界面软件功效与界面软件功效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 容容惯用坐标系之间转换惯用坐标系之间转换惯用坐标系之间转换惯用坐标系之间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 四四第第21页页ITRF 和和IGS(卫星轨道卫星轨道)关系关系oITRF911992年至1993年底;oITRF921994年期间;oITRF931995年初至1996年中期;oITRF941996年中期至1998年3 月;oITRF96199

18、8年3月至1999年7月o ITRF97 1999年8月至6月o IGS97 6月至年12月o IGS00 年12月至201月o IGS00b 201月至2010月o IGS05 2011月至今第第22页页ITRF 和和IGS 关系关系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精精密星历所采取密星历所采取ITRFITRF框架一致。框架一致。2)2)采取采取ITRFITRF中测站坐标中测站坐标,并对测站进行约束，则并对测站进行约束，则必需采取最新参考框架并将它转换至观察历元。必需采取最新参考框架并将它转换至观察历元。3)3)假如测站框架假如测站

19、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;在观察历元采取近似转换在观察历元采取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;第第23页页ITRF 和和IGS 关系关系o)假如采取假如采取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一致性在一致性在1 1米

20、以内米以内,利利用精化了用精化了WGS84(G1150)WGS84(G1150)星历星历,则二者一致性则二者一致性在在1 1厘米以内。厘米以内。第第24页页 最初最初WGS84WGS84与与ITRFITRF关系关系oWGS84WGS84地面站坐标精度为地面站坐标精度为1m1m到到2m2m精度，精度，ITRFITRF则为厘米级精度则为厘米级精度o引力常数不一样引力常数不一样WGS-84WGS-84与与ITRFITRF关系关系WGS84WGS84与与ITRFITRF转换关系转换关系第第25页页WGS-84WGS-84与与ITRFITRF关系关系精化后差异越来越小，最新实现差异在毫米量级精化后差异越

21、来越小，最新实现差异在毫米量级第第26页页WGS84与与CGCS比较比较第第27页页WGS84与与CGCS比较比较从定义上从定义上CGCS与与WGS 84是一致，即关于坐标是一致，即关于坐标系原点、尺度、定向系原点、尺度、定向及定向演变定义都是及定向演变定义都是相同。相同。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：第第28页页WGS84与与CGCS比较比较o）dfdf不引发大地经度改变；不引发大地经度改变；o）dfdf引发大地纬度改变范围为引发大地纬度改变范围为0 00.105mm0.105mm；o）dfdf引发大地

22、高改变范围为引发大地高改变范围为0 00.105mm0.105mm；o在当前测量精度水平在当前测量精度水平,即坐标测量精度即坐标测量精度1mm1mm，由两，由两个坐标系参考椭球扁率差异引发同一点在个坐标系参考椭球扁率差异引发同一点在WGS 84WGS 84和和CGCSCGCS坐标系内坐标改变能够忽略。坐标系内坐标改变能够忽略。o结论结论:CGCSCGCS和和WGS 84WGS 84（G1150G1150）在坐标系实现精度）在坐标系实现精度范围内，二者坐标是一致。范围内，二者坐标是一致。第第29页页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关系与比较框架间关系与比较框架间

23、关系与比较框架间关系与比较二二软件功效与界面软件功效与界面软件功效与界面软件功效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 四四第第30页页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第第31页页对同一空间点，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以下转换关系：标系参数间有以下转换关系：直角坐标系与大地坐标系参数间转换直角坐标系与大地坐标系参数间转换直接算法直接算法第第32页页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

24、由空间直角坐标系变换至大地坐标系采取迭由空间直角坐标系变换至大地坐标系采取迭代法代法 第第33页页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转换国家大地坐标系之间及与国际上坐标系之间转换布尔莎七参数模型布尔莎七参数模型第第34页页布尔莎七参数模型布尔莎七参数模型 第第35页页大地微分公式大地微分公式椭球面上转换椭球面上转换三维七参数坐标转换模型三维七参数坐标转换模型第第36页页大地微分公式大地微分公式椭球面上转换椭球面上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精度较低转换用于大地高精度较低

25、转换第第37页页三维四参数转换三维四参数转换若不考虑二者尺度差异若不考虑二者尺度差异只顾及两个坐标系原点及起始定向差异只顾及两个坐标系原点及起始定向差异进行空间坐标转换时这进行空间坐标转换时这4 4个参数能够是个参数能够是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第第38页页平面四参数转换模型平面四参数转换模型第第39页页平面相同变换模型平面相同变换模型o考虑两个方向不一样尺度考虑两个方向不一样尺度Sx，Sy第第40页页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结果向地心坐标系转换方法地方独立坐标系测绘结果向地心坐标系转换

26、方法 城城市市独独立立坐坐标标系系普普通通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，独独立立坐标系建立方法大致归类为以下三种类型或它们组合：坐标系建立方法大致归类为以下三种类型或它们组合：（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任意带平面直角坐标系；）高斯正形投影于低偿高程面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。第第41页页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

27、独立坐标系投影面即可高出CGCS椭球面，椭球面，也可降低。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，可采取椭球膨缩法。角坐标系，可采取椭球膨缩法。2）椭球平移法）椭球平移法地方独立坐标系测绘结果向地心坐标系转换方法地方独立坐标系测绘结果向地心坐标系转换方法 第第42页页地方独立坐标系测绘结果向地心坐标系转换方法地方独立坐标系测绘结果向地心坐标系转换方法（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 这种类型通常采取用高斯投影计算方法，将独立坐标变换到对应椭球这种类型通常采取用高斯投

28、影计算方法，将独立坐标变换到对应椭球国家平面坐标。国家平面坐标。（2 2）高斯正形投影于低偿高程面任意带平面直角坐标系）高斯正形投影于低偿高程面任意带平面直角坐标系 这种类型通常采取椭球变换法或百分比缩放法进行变换。这种类型通常采取椭球变换法或百分比缩放法进行变换。椭球变换法椭球变换法 在不改变扁率（偏心率）前提下，改变椭球长半轴，使改变后椭球面在不改变扁率（偏心率）前提下，改变椭球长半轴，使改变后椭球面与区域平均高程面重合，然后在改变参数后椭球基础上进行投影。与区域平均高程面重合，然后在改变参数后椭球基础上进行投影。第第43页页地方独立坐标系测绘结果向地心坐标系转换方法地方独立坐标系测绘结果

29、向地心坐标系转换方法 转转换换步步骤骤第第44页页地方独立坐标系测绘结果向地心坐标系转换方法地方独立坐标系测绘结果向地心坐标系转换方法 百分比缩放法百分比缩放法 百分比缩放法百分比缩放法1 1：通常在一定精度和范围内进行不一样投影归算面坐标：通常在一定精度和范围内进行不一样投影归算面坐标换算，可视为是长度元素进行一次按百分比缩放。换算，可视为是长度元素进行一次按百分比缩放。转转换换步步骤骤第第45页页地方独立坐标系测绘结果向地心坐标系转换方法地方独立坐标系测绘结果向地心坐标系转换方法 百分比缩放法百分比缩放法2 2：在测区中央选择一个中心点，保持其它各点与中心点：在测区中央选择一个中心点，保持

30、其它各点与中心点方位不变，对各点与中心点距离乘以一个变形系数方位不变，对各点与中心点距离乘以一个变形系数K K后得到零变形距离，然后得到零变形距离，然后依据零变形距离与方位角计算各点坐标更正量，从而得到各点新坐标后依据零变形距离与方位角计算各点坐标更正量，从而得到各点新坐标（地方坐标）。（地方坐标）。转转换换步步骤骤第第46页页地方独立坐标系测绘结果向地心坐标系转换方法地方独立坐标系测绘结果向地心坐标系转换方法 算法比较算法比较 百分比缩放法：百分比缩放法：适用在小区域范围，算法上只考虑两个投影归算面适用在小区域范围，算法上只考虑两个投影归算面简单近似平面缩放关系，没有考虑因为归算面改变而产生

31、椭球面改简单近似平面缩放关系，没有考虑因为归算面改变而产生椭球面改变问题。而且需要选择一个重合点，选择不一样重合点换算后坐标变问题。而且需要选择一个重合点，选择不一样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靠近，便于展到原也会有差异，其优点换算后坐标值与原坐标值较靠近，便于展到原地形图上。地形图上。椭球变换法：椭球变换法：经过改变椭球参数来确定新椭球面，换算后坐标值含经过改变椭球参数来确定新椭球面，换算后坐标值含有唯一值，适用换算区域范围更大，精度较高，不过，换算后坐标有唯一值，适用换算区域范围更大，精度较高，不过，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

32、与原坐标值相差较大，不便于展到原坐标地形图上。第第47页页地方独立坐标系测绘结果向地心坐标系转换方法地方独立坐标系测绘结果向地心坐标系转换方法（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，将全部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，将全部原控制点坐标以中心点进行平移，从而取得独立坐标系坐标。点进行平移，从而取得独立坐标系坐标。第第48页页地方独立坐标系测绘结果向地心坐标系转换方法地方独立坐标系测绘结果向地心坐标系转换方法（3 3）以中心点坐标平移或者坐标加常数和旋转（续）

33、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，将先全部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，将先全部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，最终取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，最终取得独立坐标系坐标。标。第第49页页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结果向地心坐标系转换方法地方独立坐标系测绘结果向地心坐标系转换方法 原原独独立立坐坐

34、标标系系结结果果转转换换到到系系独独立立坐坐标标系系，经经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，含含有有一一定定密密度度高高精精度度重重合合点点，采采取取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，依依据据转转换换参参数经过转换取得数经过转换取得系独立系坐标。系独立系坐标。第第50页页转换模型转换模型第第51页页ITRF框架间相互转换框架间相互转换框架转换步骤框架转换步骤框架转换关系建立框架转换关系建立进行板块运动更正进行板块运动更正进行框架点坐标计算进行框架点坐标计算第第52页页ITR

35、F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坐标值可从下式中得到坐标值可从下式中得到 t0t0是表中指定历元，是表中指定历元，t t为需转到目标历元为需转到目标历元,P P为参数速率为参数速率 第第53页页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

36、-0.04-0.08-0.150.012-0.0040.0010.03从从ITRF到到 ITRF转换参数及它们速率（历元转换参数及它们速率（历元.0）转换转换参数参数T1(mm)T2(mm)T3(mm)SppbR1(mas)R2(mas)R3(mas)ITRF0.1-0.8-5.80.400.0000.0000.000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ITRF转换到以前框架转换参数与速率（历元转换到以前框架转换参数与速率（历元1998.0）第第54页页ITRF

37、框架相互转换框架相互转换o详细公式为详细公式为第第55页页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ITRF中坐标，中坐标，XS,YS,ZS为其它框架中坐标为其它框架中坐标第第56页页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首先按已公布首先按已公布ITRFITRF框架之间转换关系由参考历元转换框架之间转换关系由参考历元转换到到.0.0历元。历元。ITRF-ITRF97=ITRF-ITRF+ITRF-ITRF97比如比如:将将ITRF坐标转换关系转换为坐标转换关系转换为ITRF

38、97，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-0.0600-0.0700-0.33000.0920-0.00400.00100.0300第第57页页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依据测站本身在预转换框架中速率值及依据测站本身在预转换框架中速率值及框架本身改变速率代入公式，转换参数框架本身改变速率代入公式，转换参数改变率看作年变率，计算得到测站实际改变率看作年变率，计算得到测站实际改变速率。改变速率。第第58页

39、页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 为控制点速率，可从为控制点速率，可从ITRFITRF网站网站（http:/itrf.ensg.ign.fr/ITRFhttp:/itrf.ensg.ign.fr/ITRF）所提供对应）所提供对应框架站点坐标文件中获取框架站点坐标文件中获取(比如：比如：ITRF_GPS_SSC)ITRF_GPS_SSC)。第第59页页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测站速度场可经过已公布动态板块模型近似测站速度场可经过已公布动态板块模型近似得到。得到。o每个板块角速度分量是已知值都

40、可从地球物每个板块角速度分量是已知值都可从地球物理模型计算得到，所以，测站速度为：理模型计算得到，所以，测站速度为：第第60页页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框架之间转换关系转换按计算得到框架之间转换关系转换得到得到CGCS坐标坐标第第61页页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关系与比较框架间关系与比较框架间关系与比较框架间关系与比较二二软件功效与界面软件功效与界面软件功效与界面软件功效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 容容惯用坐标系之间转换惯用坐标系之间转换惯用坐标系之间转换惯用坐标系

41、之间转换三三四四第第62页页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第第63页页四、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平面平面坐标系统与坐标系统与CGCS联络联络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第第64页页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关系与比较框架间关系与比较框架间关系与比较框架间关系与比

42、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 容容惯用坐标系之间转换惯用坐标系之间转换惯用坐标系之间转换惯用坐标系之间转换三三四四转换模型及适用范围转换模型及适用范围第第65页页五、软件主要功效及界面五、软件主要功效及界面1不一样坐标系之间转换2ITRF 与与CGCS转换转换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 强大编辑功效强大编辑功效7 支持单点与批量处理支持单点与批量处理第第66页页第第67页页五、软件主要功效及界面五、软件主要功效及界面1不一样坐标系之间转换23高斯投影:XYBL

43、4三度带、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 强大编辑功效强大编辑功效7 支持单点与批量处理支持单点与批量处理ITRF 与CGCS转换第第68页页坐标转换计算步骤坐标转换计算步骤第第69页页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）：第第70页页五、软件主要功效及界面五、软件主要功效及界面1不一样坐标系之间转换2ITRF 与CGCS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 强大编辑功效强大编辑功效7 支持单点与批量处理支持单点与批量处

44、理第第71页页ITRF框架与框架与CGCS坐标转换坐标转换第第72页页五、软件主要功效及界面五、软件主要功效及界面1不一样坐标系之间转换2ITRF 与CGCS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 强大编辑功效强大编辑功效7 支持单点与批量处理支持单点与批量处理第第73页页第第74页页第第75页页五、软件主要功效及界面五、软件主要功效及界面1不一样坐标系之间转换2ITRF 与CGCS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 强大编辑功效强大编辑功效7 支持单点与批

45、量处理支持单点与批量处理第第76页页第第77页页五、软件主要功效及界面五、软件主要功效及界面1不一样坐标系之间转换2ITRF 与与CGCS转换转换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 强大编辑功效强大编辑功效7 支持单点与批量处理支持单点与批量处理第第78页页第第79页页公共点选取公共点选取第第80页页第第81页页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关系与比较框架间关系与比较框架间关系与比较框架间关系与比较二二软件功效与界面软件功效与界面软件功效与界面软件功效与界面五五六六 内内

46、 容容惯用坐标系之间转换惯用坐标系之间转换惯用坐标系之间转换惯用坐标系之间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 四四第第82页页（河北（河北CORS网）网）六、六、ITRF框框架转换实例架转换实例观察时间：观察时间：5月月10至至12日日数据处理：数据处理：GAMIT/GLOBK对观察对观察数据进行处理及平差。数据进行处理及平差。坐标框架及历元：坐标框架及历元：ITRF、历元历元:.085 第第83页页六、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第第84页页输出转换后坐标文件输出转换后坐标文件框架

47、框架站点站点XYZCGCSSHAO-2831733.36294675666.01423275369.4651ITRF-2831733.36634675666.02023275369.4653CGCSWUHN-2267749.2635009154.3113221290.709ITRF-2267749.29135009154.37443221290.7470CGCSURUM193030.80874606851.27724393311.4185ITRF193030.78154606851.32594393311.4009CGCSBJFS-2148743.93004426641.30084044655.9187ITRF-2148743.92614426641.29324044655.9302六、六、ITRF框架转换实例框架转换实例第第85页页第第86页页 谢 谢！第第87页页