(测绘课件)第二章-测量中的坐标系及其坐标转换解析.ppt
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- 测绘课件 测绘 课件 第二 测量 中的 坐标系 及其 坐标 转换 解析
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1、第二章 测量中的坐标系及其坐标转换坐标转换的种类坐标转换的种类测量中常用的坐标系1:北京54坐标系,西安80坐标系,地方独立坐标系,WGS84坐标系,大地坐标系,高斯克吕格平面直角坐标系,1956和1985黄海高程系统北京北京54坐标系的由来及特点坐标系的由来及特点它是一种参心坐标系,采用的是克拉索夫斯基椭球参数,并与前苏联1942年坐标系进行联测,可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸,它的原点并不在北京而是在前苏联的普尔科沃。该坐标系曾发挥了巨大作用,但也有不可避免的缺点:1:椭球参数有较大误差;2:参考椭球面与我国大地水准面差距较大,存在着自西向东的明显的系统性的倾斜;3:定向不明确;4
2、:几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一;5:椭球只有两个几何参数,缺乏物理意义;6:该坐标系是按分区进行平差的的,在分区的结合部误差较大。西安西安80坐标系的由来及特点坐标系的由来及特点它也是一种参心坐标系,大地原点位于我国陕西省泾阳县永乐镇。1:采用的国际大地测量和地球物理联合会于1975年推荐的椭球参数,简称1975旋转椭球。它有四个基本参数:地球椭球长半径 a=6378140mG是地心引力常数地球重力场二阶带谐系数地球自转角速度2:椭球面同大地水准面在我国境内最为拟合;3:椭球定向明确,其短轴指向我国地极原点JYD1968.0方向,大地起始子午面平行于格林尼治平均天文台的子午面。
3、4:大地高程基准面采用1956黄海高程系统。sradJsmGM/10292115.71008263.12/10986005.3582314新北京新北京1954年北京坐标系年北京坐标系新北京1954坐标系是由1980西安坐标系转换得来的,它是在采用1980西安坐标系的基础上,仍选用克拉索夫斯基椭球为基准椭球,并将椭球中心平移,使其坐标轴与1980西安坐标系的坐标轴平行。其特点如下:1:是采用克拉索夫斯基椭球;2:采用多点定位,但椭球面同大地水准面在我国境内并不最佳拟合;3:椭球定向明确,其短轴指向与我国地极原点JYD1968.0方向平行,大地起始子午面平行我国起始天文子午面。4:大地高程基准面采
4、用1956黄海高程系统;5:大地原点与1980西安坐标系相同,但起算数据不同;地方独立坐标系的由来及特点地方独立坐标系的由来及特点基于限制变形、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。地方参考椭球一般选择与当地平均高程相对应的参考椭球,该椭球的中心、轴向和扁率与国家参考椭球相同,其椭球半径a增大为:式中,为当地平均海拔高程,为该地区平均高程异常在地方投影面的确定过程中,应当选取过测区中心的经线为独立中央子午线,并选取当地平均高程面为投影面。01111mHmH0大地坐标系的由来及特
5、点大地坐标系的由来及特点大地坐标系的定义是:地球椭圆的中心与地球质心重合,椭球短轴与地球自转轴重合,大地纬度B为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角,大地经度L为过地面点的椭球子午面与格林尼治平子午面的夹角,大地高H为地面点沿椭球法线至椭球面的距离。WGS84坐标系坐标系前面的均是参心坐标系,就整个地球空间而言,有以下缺点:(1)不适合建立全球统一的坐标系统(2)不便于研究全球重力场(3)水平控制网和高程控制网分离,破坏了空间三维坐标的完整性。WGS84坐标系就是能解决上述问题的地心坐标系。高斯克吕格投影平面直角坐标系的由来及特点高斯克吕格投影平面直角坐标系的由来及特点为了建立各种比例尺地形图
6、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。目前各国常采用的是高斯投影和UTM投影,这两种投影具有下列特点:(1)椭球面上任意一个角度,投影到平面上都保持不变,长度投影后会发生变形,但变形比为一个常数。(2)中央子午线投影为纵轴,并且是投影点的对称轴,中央子午线投影后无变形,但其它长度均产生变形,且越离中央子午线越远,变形愈大。(3)高斯平面直角坐标系的坐标轴与笛卡儿直角坐标系坐标轴相反,一般将y值加上500公里,在y值前冠以带号。(4)带号与中央子午线经度的关系为kLnL3360,30,6高程系统的由来及特点高程系统的由来及特点
7、在测量中有三种高程,分别是大地高,正高,正常高,我国高程系统日常测量中采用的是正常高,GPS测量得到的是大地高。高程基准面是地面点高程的统一起算面,通常采用大地水准面作为高程基准面。所谓大地水准面是假想海洋处于完全静止的平衡状态时的海水面,并延伸到大陆地面以下所形成的闭合曲面。我国的高程系统目前采用的是1956黄海高程系统和1985黄海高程系统。坐标系转换的种类坐标系转换的种类1 大地坐标系与空间直角坐标系之间的转换大地坐标系与空间直角坐标系之间的转换例如:大地坐标系与北京54坐标系之间的转换,换算关系如下,其中N为椭球卯酉圈的曲率半径,e为椭球的第一偏心率,a、b为椭球的长短半径。BHeNZ
8、LBHNYLBHNXsin)1(sincos)(coscos)(222222122)sin1(/abaeBeWWaNNBRHXarctgLWBZaetgarctgBcoscosYsin122/12222/122)(ZYXRYXZarctg2 大地坐标系与高斯投影平面直角坐标系之间的转换大地坐标系与高斯投影平面直角坐标系之间的转换分为两种公式,分别是正算公式和反算公式由大地坐标计算高斯坐标为正算公式,反之为反算公式。正算公式如下:式中,B为投影点的大地纬度,l=LL0,L为投影点的大地经度,L0为轴子午线的大地经度,N为投影点的卯酉圈曲率半径;为B的函数式。6222424442222cos)33
9、05861(720/cos)495(cos2/lBttttNlBttlBtNXx55222423322cos)5814185(120/cos)1(6/coslBtttNlBtNlBNy,t3 直角坐标系之间的转换直角坐标系之间的转换分为三维空间直角坐标系之间的转换,例如:北京54坐标系与WGS84坐标系之间的转换;平面直角坐标系之间的转换,例如:数字化仪坐标与测量坐标系之间的转换。通常采用布尔莎模型又称七参数法进行坐标转换。3.1 平面直角坐标系之间的转换平面直角坐标系之间的转换 包括两种情况,一种是不同投影带之间的坐标转换,另一种是不同平面直角坐标系之间的转换例如:屏幕坐标系与数字化仪坐标系
10、之间的转换通常采用四参数法、相似变换和仿射变换。所谓不同投影带的坐标转换又称邻带换算,它是指一个带的平面坐标换算到相邻带的平面坐标。利用高斯投影正反算公式进行邻带坐标换算的实质是把椭球面上的大地坐标作为过渡坐标,其解法是首先利用高斯投影反算公式,将(x1,y1)换算成椭球面大地坐标(B,l1),进而得到该点经度 ,然后再由大地坐标(B,l2),这里的经度差l2应为 。再利用高斯投影坐标正算公式,计算该点在邻带的平面直角坐标(x2,y2)。110,1lLL0,212LLl1)平面直角坐标系之间的转换)平面直角坐标系之间的转换假设原始坐标系为 ,转换后为 ,令P表示平面上一个未被转换的点,P表示经
11、某种变换后的新点,则平面直角坐标系之间存在三种变换分别是平移变换、比例变换和旋转变换。对于平移变换,假定 表示点P沿X方向的平移量,为沿Y方向的平移量。则有相应的矩阵形式为。(1)对于比例变换,是给定点P相对于坐标原点沿X方向的比例系数,是沿Y方向的比例系数,经变换后则有矩阵。(2)yxTTyxyxyxSSyxyx00 xTyTxSySxoyyox对于旋转变换,先讨论绕原点的旋转,若点P相对于原点逆时针旋转角度,则从数学上很容易得到变换后的坐标为矩阵可以表示为:这里的旋转角通常称为欧勒角。称为旋转矩阵。cossinsincosyxyyxxcossinsincosyxyxcossinsincos
12、在地理信息系统中,经常会遇到同时具有以上三种变换的平面直角坐标系的坐标换算,例如高斯坐标系与数字化仪坐标系之间的转换。设 为数字化仪坐标系下的坐标,为高斯坐标系下的坐标。则,可有如下变换:共有五个参数,也即五个未知数,所以至少需要三个互相重合的已知坐标的公共点。yxyxTTyxSSyxcossinsincos00,yxP,yxP 2:空间直角坐标系之间的转换:空间直角坐标系之间的转换对于空间直角坐标系之间的转换类似于平面直角坐标系之间的转换。假设原始坐标系为 ,转换后为,其中平移变换的矩阵形式为其中平移变换的矩阵形式为比例变换的矩阵形式为XYZOZYXO zyxTTTzyxzyxzyxSSSz
13、yxzyx000000对于旋转变换,设原始坐标系通过三次旋转转换到新坐标系,分别是:(1)绕 轴旋转 角度,旋转至(2)绕 轴旋转 角度,旋转至(3)绕 轴旋转 角度,旋转至 则 为空间直角坐标系坐标变换的三个旋转角,也称为欧勒角,与它们相对应的矩阵分别为:xxxxxRcossin0sincos0001)(1yyyyyRcos0sin010sin0cos)(11000cossin0sincos)(1zzzzzRz1OZ11,OYOX00,OYOXY0OY10,OZOX02,OZOXX2OX00,OZOY22,OZOYZYX,令则有 可得一般地,若 较小,则又有0Rzyxzyxyxzyxzxzy
14、xzxyxzyxzxzyxzxyzyyRcoscossinsincoscossinsinsincossinsincossinsinsinsincoscoscossinsinsincossinsincoscos00sinsinsinsinsinsinsin,sin,sin1coscoscoszyzxyxzzyyxxzyxZYX,)()()(1110ZYXRRRR由此又得R0通常称为旋转矩阵1110 xyxzyxR在测量中,经常会遇到既有旋转又有平移的两个空间直角坐标系的坐标换算,这里存在着三个平移参数和三个旋转参数,再顾及到两个坐标系之间尺度的不尽一致,从而还有一个尺度变化参数(通常情况下在(O
15、X,OY,OZ)三个方向有相同的缩放因子,因此可以只设只有一个尺度变化参数),共计有7个参数,相应的坐标转换公式即为:式中,为三个平移参数,为三个旋转参数,m为尺度变化参数。上式即为测量中两个不同空间直角坐标系之间的转换模型,在实际中,为了求得这7个转换参数,在两个坐标系之间需要至少有3个已知坐标的重合的公共点,列9个方程。zyxzyxmzyxxyxzyx111)1(zyx,zyx,大学课件出品 版权归原作者所有 联系QQ:910670854 如侵权,请告知,吾即删 更多精品文档请访问我的个人主页 http:/ 附赠人生心语附赠人生心语人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚人生
16、太短,聪明太晚(1)v我们都老得太快 却聪明得太迟v把钱省下来,等待退休后再去享受v结果退休后,因为年纪大,身体差,行动不方便,哪里也去不成。钱存下来等养老,结果孩子长大了,要出国留学,要创业做生意,要花钱娶老婆,自己的退休金都被拗走了。人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚(2)v当自己有足够的能力善待自己时,就立刻去做,老年人有时候是无法做中年人或是青少年人可以做的事,年纪和健康就是一大因素。小孩子从小就告诉他,养你到高中,大学以后就要自立更生,要留学,创业,娶老婆,自己想办法,自己要留多一点钱,不要为了小孩子而活我们都老得太快却聪明得太迟,我的学长去年丧妻。这突如其来的事故,实在叫人难以接
17、受,但是死亡的到来不总是如此。学长说他太太最希望他能送鲜花给他,但是他觉得太浪费,总推说等到下次再买,结果却是在她死后,用鲜花布置她的灵堂。这不是太蠢愚了吗?!v等到.、等到.,似乎我们所有的生命,都用在等待。人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚(3)v等到我大学毕业以后,我就会如何如何我们对自己说v等到我买房子以后!v等我最小的孩子结婚之后!v等我把这笔生意谈成之后!v等到我死了以后v人人都很愿意牺牲当下,去换取未知的等待;牺牲今生今世的辛苦钱,去购买后世的安逸v在台湾只要往有山的道路上走一走,就随处都可看到农舍变精舍,山坡地变灵塔,无非也是为了等到死后,能图个保障,不必再受苦。许多人认为必
18、须等到某时或某事完成之后再采取行动。明天我就开始运动,明天我就会对他好一点,下星期我们就找时间出去走走;退休后,我们就要好好享受一下。人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚(4)v然而,生活总是一直变动,环境总是不可预知,现实生活中,各种突发状况总是层出不穷。身为一个医生,我所见过的死人,比一般人要来得多。这些人早上醒来时,原本预期过的是另一个平凡无奇的日子,没想到一个意料之外的事;交通意外、脑溢血、心脏病发作等等。剎那间生命的巨轮倾覆离轨,突然闯进一片黑暗之中。那么我们要如何面对生命呢?我们毋需等到生活完美无瑕,也毋需等到一切都平稳,想做什么,现在就可以开始做起。v 一个人永远也无法预料未来,
19、所以不要延缓想过的生活,不要吝于表达心中的话,因为生命只在一瞬间。人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚(5)v记住!v给活人送一朵鲜花,强过给死人送贵重的花圈,每个人的生命都有尽头,许多人经常在生命即将结束时,才发现自己还有很多事没有做,有许多话来不及说,这实在是人生最大的遗憾。v别让自己徒留为时已晚的空余恨。逝者不可追,来者犹未卜,最珍贵、最需要实时掌握的当下,往往在这两者蹉跎间,转眼错失。人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚(6)v人生短暂飘忽,包得有一首小诗这样写:v高天与原地,悠悠人生路;v行行向何方,转眼即长暮。v正是道尽了人生如寄,转眼即逝的惶恐。v有许多事,在你还不懂得珍惜之前已
20、成旧事;有许多人,在你还来不及用心之前 已成旧人。v遗憾的事一再发生,但过后再追悔早知道如何如何是没有用的,那时候已经过去,你追念的人也已走过了你。人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚(7)v一句瑞典格言说:我们老得太快,却聪明得太迟。不管你是否察觉,生命都一直在前进。v人生并未售来回票,失去的便永远不再得到。v将希望寄予等到方便的时间才享受人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚(8)v我们不知失去了多少可能的幸福v不要再等待有一天你可以松口气,或是麻烦都过去了。v生命中大部分的美好事物都是短暂易逝的,v享受它们、品尝它们,v善待你周围的每一个人,v别把时间浪费在等待所有难题的完满结局上。v找回
21、迷失的生命v死亡也许是免费的 但是,却要付出生命的代价。v劝大家一句话:把握当下,莫等待。成功人生的十堂课成功人生的十堂课人生成功第人生成功第1课课v 做一个终生学习的人,离开学校并不意味着学习就结束了。学习可以成为一种生活方式,帮助你发挥最大的潜能。我们从未停止学习,总会有新的,有趣的东西等待我们去发现。学习新的技能可能让人感到有一点恐惧,但每当我们在个人学习上停滞不前时,我们都需要去学习新的东西。积极地寻求支援和建议,突破停滞期。参加一些培训,进修,夜校任何新的兴趣都将会有助于发展你的优势。多看,多听,让你的头脑保持活跃。活到老,学到老。人生成功第人生成功第2课课v 令自己感到沮丧的秘诀就
22、是用空闲时间去烦恼自己是否快乐。所以不要费事去想它!摩拳擦掌干起来吧。你将热血沸腾,你会头脑清醒。很快,在你身体中的这种高涨的积极人生观将把烦恼从你的头脑中赶出去。行动起来,忙碌起来。这是世界上最便宜的一种药,也是最好的一种。人生成功第人生成功第3课课v 在困境中寻找成功的希望逆境是一所最好的学校。每一次失败,每一次打击,每一次损失,都蕴育着成功的萌芽,都教会我在下一次有更出色的表现。我再也不会逃避现实,也不会拒绝从以往的错误中获取经验,我不再因此而促成自己的失败。因为我知道,宝玉不经磨砺就不能发光,没有,我也不能完善自我。现在我知道,灵魂倍受煎熬的时刻,也正是生命中最多选择与机会的时刻。任何
23、事情的成败取决于我在寻求帮助时是抬起头还是低下头。无论何时,当我被可怕的失败击倒,在最初的阵痛过去之后,我都要想方设法将苦难变成好事。伟大的机遇就在这一刻闪现这苦涩的根必将迎来满园芬芳!v 我将一直在困境中寻找成功的希望。人生成功第人生成功第4课课v 没有人可以使你感到自卑我选择自我感觉良好,这样我能更加开放地学习。如果人们给我负面的回应或是批评我做的事情,我不会认为他们所说的就表明我是一个“差劲的”人。我坚信自尊由我掌控,这让我毫无戒心地去听取别人的反馈,想看看是否有我可以学习的东西。我们每天都有两种选择。我们可以感到自己很棒,也可以感到自己很差劲。难道有人会选择后者吗?人生成功第人生成功第
24、5课课v紧紧抓住梦想我们每个人都有梦想。我们每个人都希望能发自内心地相信自已有一种特殊的天赋,相信自己能发挥重要的作用,相信自己能以一种特殊的方式感动他人,相信自己能够把世界变得更加美好。在一生中,我们都曾经对自己渴望并追求的生活品质抱有憧憬。然而,对我们大多数人来说,这些憧憬在日常生活的成规和挫败中已经变得如此渺茫,以到于我们甚至不再努力去实现它们。对太多人来说,梦想已经远离,随之远离的还有塑造我们命运的意愿。很多人已经推动了坚定的信念,而正是坚定的信念为胜利者创造了优势。我们所要做的就是重拴梦想,并实现梦想,让我们每个人都记住,并去运用深藏在自己身上的无限潜能。人生成功第人生成功第6课课v
25、 毅力无法替代世界上没有任何东西可以替代毅力。才干不可以,无所作为的能人十分普遍;天分不可以,碌碌无为的天才尽人皆知;教育不可以,受过良好教育的没落者更是随处可见。只要有毅力和决心,就是无所不能的。毅力并不总是意味着永远坚持做同一件事。它意味着无论你做任何事情,你都要立刻全心投入,竭尽全力;它意味着先做艰苦的工作,再去期待随之而来的满足和回报。它意味着开心地工作,渴望更多的知识和进步。它意味着多打几个电话,多夏装几里路,多除草,早起床,意味着总是寻求更好的方式去做你在做的事情。毅力就是经历考验和过失的成功。人生成功第人生成功第7课课v驻足片刻闻花香在现代生活的忙忙碌碌中,人们很少会停下来欣赏自
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