坐标转换
目前国内常见的坐标转换有以下几种:1、大地坐标(BLH)对平面直角坐标(XYZ)。常规的转换应先确定转换数参,即椭球参数、分带标准(3度,6度)和中央子午线的经度。椭球参数就是指平面直角坐标系采用什么样的椭球基准,对应有不同的长短轴及扁率。画到直角坐标系可以写为(x+z*acosθ,y+z*asinθ)a,θ为参数。2、北京54全国80及WGS84坐标系(WGS一84 Coordinate System)的相互转换。一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心,其地心空间直角坐标系的Z轴指向BIH (国际时间)1984.O定义的协议地球极(CTP)方向,X轴指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交点,Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系,称为1984年世界大地坐标系统。3、任意两空间坐标系的转换。由于测量坐标系和施工坐标系采用不同的标准,要进行精确转换,必须知道至少3个重合点(即为在两坐标系中坐标均为已知的点。采用布尔莎模型进行求解。布尔莎公式。其中第2类可归入第三类中。常用的方法有三参数法、四参数法和七参数法。4、在十进制角度和度/分/秒格式之间进行转换DD 和 DMS 坐标格式之间的转换非常简单。下面给出了 DD 到 DMS 的转换公式: DD: dd.ffDMS: dd mm ssdd=ddmm .gg=60*ffss=60*gg 这里的 gg 代表计算的小数部分。负纬度表示位于南半球(S)的位置而负经度表示西半球(W)的位置。例如,假设您具有一个 DD 格式的坐标 61.44,25.40。按照下面的公式将其转换: lat dd=61lat mm .gg=60*0.44=26.4lat ss=60*0.4=24 以及: lon dd=25lon mm .gg=60*0.40=24.0lon ss=60*0.0=0 因此,转换为 DMS 格式的坐标变成了 61°26'24''N 25°24'00''E。将 DMS 转换为 DD 格式的公式如下所示: DD: dd.ffDMS: dd mm ssdd.ff=dd + mm/60 + ss/3600 注意,南半球(S)的位置为负纬度,西半球(W)位置为负经度。现在将 DMS 格式坐标 47°02'24''S 和 73°28'48''W 转换为 DD 格式的坐标: lat dd.ff= - (47 + 2/60 + 24/3600 )=-47.04 lon dd.ff= - (73 + 28/60 + 48/3600)=-73.48 转换后的 DD 格式的坐标为 -47.04 和 -73.48。5、在经纬度和 UTM 坐标之间进行转换十进制坐标可通过一个六分仪和一个记时计确定,与此不同的是,必须通过计算才能确定 UTM 坐标。虽然这些计算无非是最基本的三角形和代数计算,但是所使用的公式非常复杂。请参考IBM知识库
1,大地坐标(BLH)对平面直角坐标(XYZ)
常规的转换应先确定转换参数,即椭球参数、分带标准(3度,6度)和中央子午线的经度。椭球参数就是指平面直角坐标系采用什么样的椭球基准,对应有不同的长短轴及扁率。一般的工程中3度带应用较为广泛。对于中央子午线的确定有两种方法,一是取平面直角坐标系中Y坐标的前两位*3,即可得到对应的中央子午线的经度。如x=3250212m,y=395121123m,则中央子午线的经度=39*3=117度。另一种方法是根据大地坐标经度,如果经度是在155.5~185.5度之间,那么对应的中央子午线的经度=(155.5+185.5)/2=117度,其他情况可以据此3度类推。
另外一些工程采用自身特殊的分带标准,则对应的参数确定不在上述之列。
确定参数之后,可以用软件进行转换,以下提供坐标转换的程序下载。
2,北京54全国80及WGS84坐标系的相互转换
这三个坐标系统是当前国内较为常用的,它们均采用不同的椭球基准。
其中北京54坐标系,属三心坐标系,大地原点在苏联的普而科沃,长轴6378245m,短轴6356863,扁率1/298.3;西安80坐标系,属三心坐标系,大地原点在陕西省径阳县永乐镇,长轴6378140m,短轴6356755,扁率1/298.25722101;WGS84坐标系,长轴6378137.000m,短轴6356752.314,扁率1/298.257223563。由于采用的椭球基准不一样,并且由于投影的局限性,使的全国各地并不存在一至的转换参数。对于这种转换由于量较大,有条件的话,一般都采用GPS联测已知点,应用GPS软件自动完成坐标的转换。当然若条件不许可,且有足够的重合点,也可以进行人工解算。详细方法见第三类。
3,任意两空间坐标系的转换
由于测量坐标系和施工坐标系采用不同的标准,要进行精确转换,必须知道至少3个重合点(即为在两坐标系中坐标均为已知的点。采用布尔莎模型进行求解。布尔莎公式:
对该公式进行变换等价得到:
解算这七个参数,至少要用到三个已知点(2个坐标系统的坐标都知道),采用间接平差模型进行解算:
其中: V 为残差矩阵;
X 为未知七参数;
A 为系数矩阵;
解之:L 为闭合差
解得七参数后,利用布尔莎公式就可以进行未知点的坐标转换了,每输入一组坐标值,就能求出它在新坐标系中的坐标。 但是要想GPS观测成果用于工程或者测绘,还需要将地方直角坐标转换为大地坐标,最后还要转换为平面高斯坐标。
上述方法类同于我们的间接平差,解算起来较复杂,以下提供坐标转换程序,只需输入三个已知点的坐标即可求解出坐标转换的七个参数。如果已知点的数量较多,可以进行参数间的平差运算,则精度更高。
当已知点的数量只有两个时,我们可以采用简单变换法,此法较为方便易行,适于手算,只是精度受到一定的限制。
详细解算方程如下:
式中调x,y和x\'、y\'分别为新旧(或;旧新)网重合点的坐标,a、b、、k为变换参数,显然要解算出a、b、、k,必须至少有两个重合点,列出四个方程。
即可进行通常的参数平差,解求a、x、b、c、d各参数值。将之代人(3)式,可得各拟合点的残差(改正数)代人(2)式,可得待换点的坐标。
求出解算参数之后,可在Excel中,进行其余坐标的转换。
上次笔者用此法进行过80和54坐标的转换,由于当时没有多余的点可供验证和平差,所以转换精度不得而知,但转换之后各点的相对位置不变。估计,实际的转换误差应该是10m量级的。
还有一些情况是先将大地坐标转换 为直角坐标,然后进行相关转换。
坐标变换就是两种坐标类型、不同参照体系之间的变换
坐标变换因不同的坐标类型、体系变换方法不一样,没有固定的公式
比方说测量地球,就有多种坐标体系:
1。以地心为原点的空间直角坐标
2。经纬度坐标
3。把地球表面分成很多格子,对于一个小格子区,球面接近平面,在这个平面上设一个平面直角坐标系,就是北京54坐标等坐标形式
这些坐标来回转换,比较复杂,甚至是学术性的问题,一般根据不同的观点和精度,有一些小程序,做转换工作
二维坐标转换公式:
1.单纯移轴. 设Oxy,O'x'y'是两个直角坐标系,坐标轴有相同的方向,O'在Oxy中的坐标为(x0,y0).我们用(x,y),(x',y')分别代表点M在坐标系Oxy,O'x'y'中的坐标.在移轴下,坐标转换公式是
x=x'+x0,
y=y'+y0.
2.单纯转轴. 设新旧坐标系有相同的坐标原点O,由Ox到Ox'的角度为t,坐标转换公式是
x=x'cost-y'sint,
y=x'sint+y'cost.
3.一般的坐标转换公式. 设Oxy,O'x'y'是两个坐标系, O'在Oxy中的坐标为(x0,y0),由x轴到x'轴的角度为t,坐标转换公式是
x=x'cost-y'sint+x0,
y=x'sint+y'cost+y0.
以上是通过新坐标来表示旧坐标,同样可以通过旧坐标来表示新坐标.
就是空间或平面中,一个相对位置的问题!
教材中有转换公式的!
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