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坐标转换函数模型
北京54、西安80与WGS􀀁84这3个坐标系
采用了不同椭球参数[4],且北京54与西安80为
局部定位,WGS􀀁84为地心定位,它们的定向方式
也不尽相同,因此,无论从北京54到WGS􀀁84或
是从西安80到WGS􀀁84,都属于既有旋转,又有
平移的两个坐标系间的坐标转换,存在着3个平
移参数和3个旋转参数,以及一个尺度变化参数,
共计7个参数[6,7]。
当所需换算的区域较小时,􀀁x、􀀁y、􀀁z及m对
转换结果的影响可以忽略不计,这时只需计算
􀀂X0、􀀂Y0、􀀂Z03个平移参数,即3参数法。
现以北京54转WGS􀀁84为例,介绍7参数的
求解原理。
首先,将已知点的北京54、WGS􀀁84大地坐
标(B54,L54H54),、(B84,L84,H84)分别转成空间
直角坐标(X54,Y54,Z54)、(X84,Y84,Z84)。
大地坐标与空间直角坐标之间存在这样的关
系:
X54=(N54+H54)cosB54cosL54
Y54=(N54+H54)cosB54sinL54
Z54=[N54(1-e2)+H54]sinB54
(1)
X84=(N84+H84)cosB84cosL84
Y84=(N84+H84)cosB84sinL84
Z84=[N84(1-e2)+H84]sinB84
式中:N54=
a54
1-e
2sin2
B
,N84=
a84
1-e
2sin2
B
,
a54、a84分别为北京54和WGS􀀁84的参考椭球长
半轴。
然后,将北京54的空间直角坐标(X54,Y54,
Z54)转换到WGS􀀁84的空间直角坐标系中,求出
转换值(X!84,Y!84,Z!84)。
不同的空间直角坐标系间的坐标转换公式为:
X!84
Y!84
Z!84
=(1-m)
1􀀁Z-􀀁Y
-􀀁Z1􀀁X
􀀁Y-􀀁X1
X54
Y54
Z54
+
􀀂X0
􀀂Y0
􀀂Z0
(2)
式中:􀀂X0、􀀂Y0、􀀂Z0为3个平移参数;
一、大地坐标的概念：
大地坐标系又称大地基准,是大地测量的基础。按其原点相对地球质心的位置,大地坐标系分为局部坐标系和地心坐标系。局部坐标系的原点偏离地心可能达几十到几百米,而地心坐标系的原点理论上与地心重合(实际上与地心难免有
些偏离)。局部坐标系一般是以经典测量技术为基础建立的,而地心坐标系则是以卫星大地测量为基础建立的。在卫星大地测量出现之前,局部坐标系是国家(或地区)大地坐标系的惟一选择,因而世界上当时出现了许多独立的局部坐标系。随着空间技术的兴起和发展,地心坐标系应运而生,并日益流行

二、使用北京54坐标和西安80坐标的弊端
1、先进性
过去建立坐标系主要着眼于测图目的。对于测图目的,局部坐标系是合适的,因为参考椭球与地区大地水准面拟合最佳,从而使地图变形最小。随着大地测量的发展,大地坐标系应用的深度和广度已今非昔比,建立坐标系已不再仅着眼于测图,而更多地着眼于工程控制、地球物理勘探、地震形变监测、地学研究、对地观测、陆海空导航以及航天等多种应用。
2实用性
1954年北京坐标系和1980西安坐标系是由大批天文大地点的坐标具体体现的。天文大地网的完整性和完好性决定了大地坐标系的可用性。在过去的半个世纪中,由于自然和人为的原因,天文大地网遭到了严重破坏,其完整性仅表现在纸面上,在物理上已是支离破碎了。这样,国家大地坐标系的实际可用性已经大打折扣。在不少地区,近年不得不用GPS重新布设大地网,以满足工程建设的急需。
随着空间技术的发展,当今基于GPS的车辆、舰船和飞机导航已广泛流行。显而易见,这些卫星导航系统的有效性在很大程度上取决于作为系统组成部分的地图或地形图(通常是电子地图形式)使用的坐标系
三、选择使用底薪坐标
2采用地心坐标系的优势
1)在当今空间大地测量时代,空间技术的应用越来越广。空间技术通常使用地心坐标系,这有助于充分享用空间技术的成果。比如,进行卫星定位时,容易得到精确的起始坐标;而进行卫星导航时,会有地心坐标系的地形图与之匹配,避免因坐标系不一致而导致的问题。
2)航天器的发射、轨道计算、轨道测控应在地心坐标系内进行。同样,远程武器发射、制导、弹道测量也要求在地心坐标系内操作。使用地心坐标系有助于航天技术与武器应用的发展。
3)地心坐标系是大地测量发展的结果。大地坐标系是大地测量的基础,采用地心坐标系必将反过来又推动大地测量乃至整个测绘科技的发展。
4)高精度的地心坐标系是构建国家地理空间数据基础设施、在不同尺度监测地壳运动、监测海平面变化的参考框架。采用地心坐标系有利于地球空间信息产业及地球动力学、地球物理学和地震学的研究。
5)地心坐标系是卫星导航的基本坐标系,使用地心坐标系将推动卫星导航产业,进而推动陆地、海洋和空中交通运输业的发展。
6)使用地心坐