不同坐标系下地形图成果转 换方法探讨

第一章绪论 3

1．1国际主要国家坐标系使用现状及动态 3

1．1．1国际地球参考系及参考框架 3

1．1．1．1国际地球参照系 3

1．1．1．2．国际地球参考框架 3

1．1．2国际动态 3

1．2我国现行大地坐标系和坐标框架 4

1．2．1我国现行大地坐标系的现状和问题 4

1．2．2我国大地坐标框架的现状和问题 5

1．3论文研究背景及意义 5

第二章坐标系的理论基础 6

2．1地球形状与参考椭球的概念 6

2．2．1大地球体 6

2．1．2参考椭球 6

2．2地球椭球的相关概念 6

2．2．1地球椭球 6

2．2．2 总地球椭球体 9

2．3坐标系的定义和分类 9

2．3．1坐标系的基本概念 9

2．3．2坐标系的分类 9

2．3．2．1地心坐标系 9

2．3．2．2参心坐标系 10

2．3．2．3平面直角坐标系 11

第3章全球大地系统与我国国家大地坐标系 12

3．1全球大地系统(WGS-84) 12

3．2我国国家坐标系 13

3.2.1 1954年北京坐标系 13

3.2.2 1980年国家大地坐标系 14

3.2.3 1954年北京坐标系（整体平差转换值） 16

3.2.4 2000国家大地坐标系 17

3.2.

4.1 2000国家大地坐标系的实现 19

3.2.

4.1.1 2000国家大地坐标系框架 19

3.2.

4.1.2 2000国家大地坐标系框架的构建 19

3.2.

4.1.3．2000国家大地坐标框架存在的问题 20

3.2.5 地方独立坐标系 21

第四章 不同三维空间直角坐标系之间的转换 21

4.1 三参数模型 22

4.2 布尔沙一沃尔夫(Bursa．Wolf)模型： 23

4.3 莫洛金斯基模型 23

4.4 范士(vcis)模型 24

4.5 武测模型 24

4.6 简化模型 25

4.7 转换参数的求解方法 25

4.7.1 三点法 25

4.7.2 多点法 26

第5章坐标转换的应用研究 26

5．1 1954北京坐标系向1980西安坐标系转换 27

第一章绪论

1．1国际主要国家坐标系使用现状及动态

1．1．1国际地球参考系及参考框架

1．1．1．1国际地球参照系

国际地球参照系(International Terrestrial Reference System，ITRS)是由国际地

球自转服务局(IERS)所定义的一个协议地球参照系，也是目前国际上最准确、最稳定的全球性地心坐标系，它满足以下的条件：（1)坐标原点(Hp地心)是包括海洋和大气在内的整个地球的质量中心；

（2)长度单位是在引力相对论意义下的局部地球框架内定义的米。

它是通恰

当的相对论模型获得，符合IAU和IUGG决议，与局部地心框架的地心坐标时时间是一致的；

（3)坐标轴定由国际时间局BIH 1984．0时元的定义给出；

（4)通过一个全球水平构造运动无需旋转条件来保证定向的时间演变。

1．1．1．2．国际地球参考框架

国际地球参考框架(International Terrrstrial Reference Frame，ITRF)是ITRS的

实现：是一个以国家参考子午面、国际参考极为定向基准和IERSyy天文常数为基础定义的一个地心参考框架；是国际地球自转服务的地面参考框架。由于章动、极移影响，国际协定地级原点CIO变化，所以每隔几年，国际地球旋转和参考服务局就会产生修订的ITRF的实现。

ITRF是基于多种空间技术(GPS，SLR，VLBI，DORIS)得到的地面站的站坐

标集和速度场，实质上是一种地固坐标系，其原点在地球体系(含海洋和大气圈)的质心，以WGS84椭球为参考椭球。

ITRF2000是目前IERS广泛使用的参考框架，它的基准定义具体如下：

（1) 尺度：通过将ITRF2000与大多数可靠VLBI和所有可靠SLR解的加权

平均值之间的尺度和尺度变率设为零来实现。ITRF2000的尺度是表示在TT(Terrestrial Time)框架下的，与在TCG(Time Coordinate Geocentric)框架下所表示的ITRF尺度有所不同；

（2) 原点：通过将ITRF与大多数可靠SLR解之加权平均值的平移及

速率设

置为零来实现的；

（3) 定向：根据协议，它与在历元1997．0时的ITRF 97定向相一致，并且

速率与地质学上的NNR-NUVEL-IA模型相一致，都应用了非净旋转条件，这些都符合ITRF的定义。

ITRF的参考框架点已达300多个，并且是全球分布，近几年被广泛应用于地球动力学研究、高精度、大区域控制网的建立等方面。若一个测区在使用ITRF

时，则一般以高级约束点的参考框架来确定本测区的框架。

1．1．2国际动态

测量和绘制地球的表面形状是大地测量的主要任务之一，建立大地坐标系就

是为了表示、描绘和分析测量成果。世界上各个国家、地区先后在不同的历史时期，结合自身的具体地理位置和技术发展水平，并依据不同的测量环境和应用场所建立了满足本国度、地区需求的大地坐标系。而这些选择了不同的椭球参数、高程基准、定位定向原则等作为自己定位基准的坐标系在特定的历史条件下，在科学研究和社会发展等方面发挥了不同程度的重大作用。

随着对地球整体认识的不断深入、精化以及全球定位技术的不断发展，世界

上各个国家、地区为了满足科技发展和基础建设的需要，先后都采用了新的技术

来建立或者更新自己的大地基准。也就是说，采用地心坐标系已经成为了国际测

量界的总趋势。

美国于1984年建立了WGS84；1996年和2001年分别对它作了进一步精化，

如今WGS84与ITRF2000的每一坐标分量的符合程度达到l cm。美国已经建成GPS连续运行网(CORS)，有300余个永久GPS跟踪站。

欧洲参考系(ETRS)固联于欧洲板块的稳定部分．相应的欧洲参考框架(EUREF)共分为3级：A级相对于ITRF89框架的精度达l cm，B级在给定历元的坐标精度达l cm，C级相对于ITRF89的精度达5 cm．欧洲参考框架是ITRF在欧洲的加密，不仅坐标精度高，而且坐标维持手段完善．如今欧洲已有90多个GPS永久跟踪站维持EUREF．

1995年南美洲11个国家开展了近58个点的GPS会战(即SIRGAS计

划)，建

立了与ITRS相一致的地心参考系SIRGAS．SIRGAS是ITRS在南美洲的加密，它与ITRF94在历元1995．4一致。它的坐标外部符合精度为

3cm：坐标分量的内部精度(中误差)为4mm。

20世纪70年代，前苏联决定改用全球地心坐标系．在军用方面，俄国斯军

方与1988年开始实施新的统一地心坐标系CK-90，；在民用方面，从1995年起改用CK-95新系统．之后俄国斯国防部又推出了更精确的地心坐标系PZ—90，精度为1～2m，控制点的相对精度为0.2～0.3m。2007年统一采用国家地心坐标系PZ—90．

我国周边国家大地坐标系的建设也取得了长足进展。例如日本在2000年按

照国际地面参考系统(ITRS)的定义，采用历元1997．0，并利用《大地参考系统

1980》所提供的基准作为大地常数，建立了新大地基准JGD2000；新西兰自1998

年起，采用新地心坐标系统NZGD2003，参考历元为2000．01．01；蒙古建立了新的地心三维坐标框架MONREF97，该系统与WGS84基本一致；韩国和马来西亚分别推出了新型的地心坐标系统KGD2000和NGRF2000，它们均以ITRF97为参照，参考历元为2000．0；澳大利亚采用地心基准GDAl994．0，它依赖于78个GPS点组成的澳大利亚国家控制网ANN和永久GPS跟踪网ARGN维持，对应于ITRF92坐标(历元1994．0)，坐标精度约几个厘米。

1．2我国现行大地坐标系和坐标框架

1．2．1我国现行大地坐标系的现状和问题

国家大地基准包括平面大地基准、高程基准和重力网，是国家测量工作和地

图测制工作的基础。

同一个国家，在不同的历史背景下，由于习惯的改变或是经济的发展均会采

用不同的坐标系统。新中国成立前，我国没有统一的大地坐标系。1954年，我

国采用了原苏联的克拉索夫斯基椭球体，并根据我国当时的具体情况，建立起了

新中国第一个统一的国家大地坐标系1954北京坐标系，为我国全面开展天文大

地网布设工作和地形图测图工作提供了保障。该坐标的坐标原点不在北

京，而在

前苏联的普尔科沃。1954北京坐标系是我国目前仍采用的大地坐标系统之一。

为了更好地适应大地测量发展和国家经济建设的需要，在1972年至1982

年期间，我国测绘部门在北京和西安经全国天文大地网整体平差，建立了“中华

人民共和国大地原点"和“1980西安坐标系"。“大地原点”也称“大地基准点”，是国家水平控制网中推算大地坐标的起算点，该点址位于陕西省泾阳县，距西安市36公里。

我国目前使用的这两个大地坐标参考系都属于参心系，它们都是采用传统的

地面测量技术建立起来，为不同时期我国的社会主义现代化建设提供了有利的支

撑，满足了当时生产建设、国防建设以及科学研究的需要。然而随着时代的进步

和科学技术的发展，特别是现代卫星定位技术的发展，应用传统技术建立起来

的参心坐标系逐渐难以满足测绘及相关行业发展的需求。

目前很多的定位和影像等成果都是以地心坐标系作为参照系，利用空间技术

所得到的。采用以地球质心为大地坐标系的坐标原点，可以更好地阐明地球上各种地理和物理现象，特别是空间物体的运动现象，由此看来，采用新的地心大地坐标系已经迫在眉睫。2008年3月，由国土资源部正式上报国务院《关于我国采用2000国家大地坐标系的请示》，并于2008年4月获得国务院批准。自2008年7月l号起，我国将全面启用CGCS 2000，国家测绘局受权组织实施。

1．2．2我国大地坐标框架的现状和问题

大地坐标框架是大地坐标系统的实现，也是国家平面基准服务于用户最根本

和最实际的途径。利用经典大地测量技术所测定的全国天文大地网是全国目前使

用的大地坐标框架，它由4．8万余个大地控制点组成，这些点间的相对精度达。

但是我国的这个大地坐标框架目前也存在如下的几个问题：

(1)与卫星定位精度相差较大：卫星定位技术得到的点位平面位置的

相对定

位精度可达10。7量级以上，比现行的全国大地坐标框架的精度高出-N 两个量

级；

(2) 现行的大地坐标框架是二维的、平面的，而卫星定位的成果是三

维的、立

体的。也就是说，较低精度的国家的二维大地坐标框架与高精度的卫星定位技

术所确定的三维测量成果不能互相配适；

(3) 现行大地坐标框架点难以提供框架点的实时或准实时定位，不能

够满足导

航定位部门及在地震和地质灾害监测等方面的需求；

(4)国家或各省市布设的应用于各种用途的大量的GPS网是三维的，

与国家

现行大地坐标框架相差太大，即使通过转换和拟合，在精度和现势性等方面也会

损失不小。

1．3论文研究背景及意义

国家大地坐标系是测制国家基本比例尺地图的基础。根据《中华人民共和国

测绘法》规定，中国建立全国统一的大地坐标系统。

1954北京坐标系和1980西安坐标系是我国的大地基准所经历的两个阶段。

在这两个阶段中，测制了各种比例尺地形图，对我国的国民经济、社会发展和科

学研究都作出了重大的贡献，效益显著。

但是由于1954北京坐标系不是整体平差，其精度以及准确度日益不符合我国国民经济的发展。而1980西安坐标系大地原点在我国陕西省西安市，采用整体平差，符合我国国情，有利于我国经济、军事以及测绘事业的发展。我国大部分都是1954北京坐标系绘制的，重新在1980西安坐标系下测制地形图成本太大，并且浪费了1954北京坐标系所积累的成果。因此1954北京坐标系向1980西安坐标系转换，具有重大的实际意义。

第二章坐标系的理论基础

2．1地球形状与参考椭球的概念

2．2．1大地球体

地球自然表面(简称为地面)，是高低不平和变化异常的近椭球面，也

是地球

的陆地和海洋相对的大气的分界面。地球的自然表面的形状非常复杂的，有高山和深谷，崎岖不平，因此人们设想用占地面70．9％的海水面来对地球形体进行描述。。陈永龄院士1958年将其定义为，“假定海洋的水体是处在完全静止和平衡的状态下，没有潮汐风浪等影响，海洋的表面以及由它延伸到大陆的下面，并且处处保持着与垂线方向相交成直角这一特征的整个成闭合形状的面，就是大地水准面"。而它所包围着的地球形体，称为大地球体，是理想的地球形状，也是唯一确定的地球形状和大小。

2．1．2参考椭球

我们把形状、大小一定，并且经过椭球定位的地球椭球称为参考椭球。参考

椭球面是测量计算的基准面，法线是测量计算的基准线。它有以下几点优点：

（1)一定的参考椭球确定了一定的大地坐标系；

（2)它是地面点水平坐标(大地经纬度)的参考面，也是大地高的基准面；

（3)它是描述局部大地水准面形状的参考面；

（4)它是地图投影的参考面；

由于经典大地测量技术的局限性，全球的大地测量工作者在卫星大地测量学

问世之前很难推求出一个能涵盖整个陆地和海洋的总体球椭球体，只能依据本国

或是某地区的大地测量、天文测量和重力测量成果来推求椭球体的元素(长轴半

径、扁率等)。而根据这些地方数据推算得出的椭球是最能表现该国或地球形状和大小，但是带有局限性，只能作为一种参考，故称为参考椭球体。

参考椭球体也称为“参考扁球体’’。在测量中，选取大小和形状与大地体最为密合的旋转椭球体代替大地体，定位後的旋转椭球体，成为参考椭球体。而通常我们所描述的地球的形状和大小，实际上就是以参考椭球体的半长径、半短径和扁率来表示。

具有一定几何参数，利用某个区域(某国家或地区)的几何大地测量成果在选

定的大地原点上，能与此区域的大地水准面最佳吻合为条件、并已进行定位与定向的地球椭球体，是地球具有区域性质的数学模型，但仅具有数学性质而不具物理特性。它在区域几何大地测量中，是测量计算的基

准面，也是研究大地水准面形状的参考面，具有极其重要的意义。2．2地球椭球的相关概念

2．2．1地球椭球

地球椭球是指近似表示地球的形状和大小，并且其表面为等位面的旋转椭球

在大地测量学中，常常将大地体当作两极略扁的地球椭圆体。但是实际上大地水准面忽略了地面上的凸凹不平，加上地球内物质分布不均匀，大地水准面仍是起伏不平，所以为了定量描述地球的形状而不受起伏的影响和为了测量上的精确计算，我们将这种与大地水准面符合得最理想的旋转椭球体叫做地球椭球体，如图。但是，更严格地来说，地球椭球体的三个轴均不相等，它不是旋转椭球体，而是三轴椭球体。尽管如此，由于赤道椭圆扁率很小(约1／91827)，并且计算复杂，这个形状未能被采用。目前，仍取旋转椭球体形状作为地球形状的描述。

图2-1 地球椭球体

地球椭球体又称为“地球椭圆体’’或是“地球扁球体"。它是代表地球大小

和形状的数学曲面。以长半径和扁率表示。通俗地说就是将大地体绕短轴飞速旋转所形成的一个表面光滑的，规则的地球形体。通常所说地球的形状和大小，实际上就是以参考椭球体的半长径、半短径和扁率来表示。1975年国际大地测量与地球物理联合会推荐的数据为：半长径6378140m，半短径6356755m，扁率1/298．257。地球椭球的基本元素是由子午椭圆的基本元素来决定的。地球椭球体的形状的基本元素包括：

椭球的长半径：a

椭球的短半径：b

椭球的扁率：f=

第一偏心率：

第二偏心率：

由于各个国家和地区所采用测量数据、数据质量和计算方法的不同，这就使

得他们所求得的地球椭球参数也存在着一定的差异。现将比较常用的且较重要的列在下表2-1。

表2-1重要的地球椭球的几何参数表

[注]：IUGG：International Union of Geodesy and Geophysics，国际大地测量

与地球物理联合会。

在我国，正式使用过以下三种地球椭球体，其主要参数如下表2-2所示：

表2-2 我国采用的地球椭球体的主要参数

2．2．2 总地球椭球体

用一个通过南北极的子午椭圆，绕地球南北两极旋转一周后形成的一个旋转

椭球体的椭球面来代替大地水准面，将会得到一个理想的计算基准面。也就是说，

我们可以用两极稍扁的旋转椭球体来代替大地体。我们将与大地体最为接近地球

形状和大小的旋转椭球叫做总地球椭球体，它所具备的条件是：（1)与大地体的体积相同，且其表面与大地水准面之间的差距的平方和小；

（2)与地球的总质量相等，而且其椭球赤道平面和地球赤道相一

致，并且椭

球中心与地球重心相重合；

（3)与地球的旋转角速度相同。

2．3坐标系的定义和分类

2．3．1坐标系的基本概念

坐标(Coordinate)：相对某个参照系，在一个给定维数的空间中来确定点的位

置关系的数据值集合。

坐标系(Coordinate System)：在一个国家或地区范围内统一规定地图投影的

经纬线作为坐标轴，以确定某国家或地区所有测量成果在平面或空间上的位置的坐标系统。

2．3．2坐标系的分类

大地测量为了描述点的位置及其几何关系，依据不同的测量环境和应

用场所，采用了不同定义的坐标系。由于考虑到许多大地测量观测都是在地球表面或其近地空间来进行，所以大地坐标系在许多情况下与数学定义的空间直角坐标系有所不同，它与参考椭球的联系更加密切。

在大地测量中，按照坐标原点位置，我们可以将坐标系分为地心、参心和站

心三种坐标系；按照坐标系形式则可以分为空间直角坐标系、空间大地坐标系和平面直角坐标系。以下是对常用坐标系进行介绍。

2．3．2．1地心坐标系

地心坐标系是在大地体内建立的O—XYZ坐标系。建立一个地心坐标系，需

要满足以下三个条件：

(1)确定地球椭圆体：它的大小a和形状f要同大地球体最佳吻合。

(2) 地心的定位和定向：坐标系原点位于地球(含海洋和大气)的质

心；定向为

国际时间局(BIH)测定的某一历元的协议地极(CTP)和零子午线，称为地球定向参数EOP，如BIHl984．0是指Z轴和X轴指向分别为BIH历元1984．0年的CTP

和零子午线；定向随时间的演变满足地壳无整体运动的约束条件。

(3) 采用广义相对论下某一局部地球框架内的尺度作为测量长度的尺

度。

地心坐标系(Geocentric coordinate system)是以地球质心或几何中心为原点建立的空间直角坐标系，或是以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所建立的大地坐标系。通常分为以x，y，z为其坐标元素的地心空间直角坐标系和以B，L，H为其坐标元素的地心大地坐标系。

地心大地坐标系亦称为地理坐标系，是大地测量中以地球椭球赤道面和大地

起始子午面为起算面并依参考椭球面为基准面建立起来的坐标系。它是大地测量

白勺基本坐标系，用大地经度L、大地纬度B和大地高度H来表示其地面点的空间位置。其中大地经度L表示的是空间一点与参考椭球的自转轴所在的面与参考椭球的起始子午面的夹角；大地纬度B表示的是空间一点与参考椭球面的法线与赤道面的夹角；大地高度H表示的是空间一点沿参考椭球的法线方向到参考椭球面的距离。

图2-2 地心大地坐标系

地心空间直角坐标系定义：原点0与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X

轴指向格林尼治子午面与地球赤道的交点E，Y轴垂直于XOZ平面并与XZ轴构成右手坐标系，任意一点的位置可用(X、Y、Z)坐标系来表示，它们是与地心大地坐标系相对应的，如图2-3：

图2-

图2-3 地心大地坐标系与地心空间直角坐标系2．3．2．2参心坐标系

各个国家为了研究局部地球表面的形状，在处理观测成果及计算地面控制网

的坐标时，需要选取一个局部区域的大地水准面最为密合的参考椭球面作为基准

参考面，选取一个参考点作为起算点(或称为大地原点)，并且利用大地原点的天文观测资料，来确定参考椭球在地球内部的位置和方位。但由此所确定的参考椭球位置，其中心一般不会与地球质心相重合。这种原点位于地球质心附近的坐标系，称为地球参心坐标系，或者简称为参心坐标系。

参心坐标系的原点是参考椭球的几何中心。由于参考椭球的中心一般和地球

质心不一致，因而参心坐标系又称非地心坐标系、局部坐标系或相对坐标系。通常可以分为：以X，Y，Z为其坐标元素的参心空间直角坐标系和以B，L，H为其坐标元素参心大地坐标系。

参心坐标系是在参考椭球内建立的O-XYZ坐标系。原点O为参考椭球的几

何中心，X轴与赤道面和首子午面的交线重合，向东为正。Z轴与旋转椭球的短轴重合，向北为正。Y轴与XZ平面垂直构成右手系。

建立一个参心坐标系，包含了以下几个内容：

(1) 确定椭球的形状和大小；

(2)确定椭球的中心位置，简称定位；

(3)确定以椭球中心为原点的空间直角坐标系坐标轴的指向，简称定向：

(4)确定大地原点。

参心大地坐标的应用十分广泛，它是经典大地测量的一种通用坐标系。根据

地图投影理论，参心大地坐标系可以通过高斯投影计算转化为平面直角坐标系，为地形测量和工程测量提供控制基础。

2．3．2．3平面直角坐标系

在同一个平面上互相垂直且有公共原点的两条数轴构成平面直角坐标系，简

称为直角坐标系(Cartesian Coordinate Plane)。

在测量学中使用的平面直角坐标系统，包括了高斯平面直角坐标系和独立平

面直角坐标系。通常选择：高斯投影平面(在高斯投影时)或测区内平均水准面的切平面(在独立地区测量时)作为坐标平面；纵坐标轴为X轴，向上(向北)为正：横坐标轴为Y轴，向右(向东)为正；角度(方位角)从X 轴正向开始按顺时针方向量取，象限也按顺时针方向编号。

平面直角坐标系统(Rectangular Plane Coordinate System)是指利用投影变换，

将空间坐标(空间直角坐标系或大地坐标系)通过某种数字变换映射到平面上，这种变换又称为投影变换。我国采用的是高斯一克吕格投影，也叫高斯投影。它是大地测量、城市测量、各种工程测量和地图制图中广泛采用的一种平面坐标系。

高斯投影的基本原理是：设想用一个椭圆柱横套在地球椭圆体的外部，并且

与某一个子午线相切，椭圆柱中心轴通过地球椭圆体中心，将中央午线两侧一定经差(例如或)范围内的椭圆柱面沿着通过南极和北极的母线展开，就成了高斯投影平面。

高斯投影是一种正形投影，它的特点是：同一点上各方向的长度比相同，不

同点的长度比随点位而异，且距中午子午线越远，长度变形越大。为了控制长度变形，我们将椭圆体面按一定的经度分为若干带。我国的控制网采用“6°带”和“3°带” ，如图2-4所示。

图2-4 高斯投影分带示意图

6°带是指从0°子午线每隔6°的经度差自西向东分带，带号n与相应的中央子午线纬度的关系n=（+3）/6 (2.1)

3°带是以6°带的所有中午子线以及边缘子午线为其中午子午线，带号以与中子午线经度的关系： (2.2)

综上所述，地球表面上的任一点，有如图的几种坐标表示方法：

图2-5 地面点坐标表述图

第3章全球大地系统与我国国家大地坐标系3．1全球大地系统(WGS-84)

WGS-84，即World Geodetic System Of 1984的简称。此大地坐标系是由初始

的大地坐标系WGS60一直发展，并且在随后的WGS66、WGS72的基础上不断改进而形成的。它是由一个全球地心参考框架和一组相应的模型(包括地球重力场模型EGM)和WGS大地水准面(WGS-84 Geoid)所组成的测量参照系。WGS84大地坐标系是现有应用于大地测量和导航的最好的全球大地参考系。

WGS-84是一个协议地球参照系，为地心地固右手正交地标系，其几何定义

如下(见图3-1)：

（1)坐标原点为地球质心；

（2)Z轴指向的是由国际事件局(BIH)1984年0时定义的BIHl984．0协议地

球极(CTP)方向，与IERS参考极指向相同：

（3) X轴指向的是IERS参考子午线(IRM-IERS Reference Meridian)与过原点

且垂直于Z轴平面的交点，并且IRM与1984．0历元的BIH零子午线一致；

（4)Y轴垂直于XMZ平面，且与Z，X轴构成右手坐标系。

图3-1 WGS一84系统

WGS一84坐标系采用的椭球，称为WGS-84椭球，其常数位国际大地测量

学(international association of geodesy，IAG)-与地球物理联合会(international union of geodesy and geophysics，IUGG)第17届大会的推荐值，4个基本参数为：

长半径a=6378137±2m；

地球(含大气层)引力常数；

正常二阶代带谐系数；

地球自转角速度。

3．2我国国家坐标系

在大地实际测量作业过程中通常需要将大地坐标解算得到的大地坐标(B，L)

通过投影转化为实用的平面直角坐标(X，Y)。

将参考椭球面上的大地坐标(B，L)通过3°分带或6°分带的高斯一克吕投

影，形成了我国目前使用的1954北京坐标系系和1980西安坐标系。

3.2.1 1954年北京坐标系

新中国成立后，为了加速我国社会主义经济建设和国防建设，发展我国的测绘事业，迫切需要建立一个参心大地坐标系。1954年，总参测绘局在有关方面的建议与支持下，鉴于当时的历史条件，采取先将我国一等锁与前苏联远东一等锁相联结，然后一联结处呼玛、吉拉林、东宁基线网扩大边端点的苏联1942年普尔科沃坐标系的坐标为起算数据，平差我国东北及东部一等锁，这样从苏联传算来的坐标系定名为1954北京坐标系。由此可知，我国的1954年北京坐标系实际上是苏联1942年普尔科沃坐标系在我国的延伸，但是我国坐标系的大地高程却与前苏联坐标系的计算基准面不同，因此严格意义上来说，二者不是完全相同的大地坐标系。

总结我国1954年北京坐标系的要点是：

（1）1954年北京坐标系属于参心坐标系；

（2）采用克拉索夫斯基椭球参数，长半轴a=6378245m，扁率

α=1/298.3。

（3）多点定位：垂线偏差η0、ε0由900个点（在苏联境内）按[（η—ηk）2+（ε—εk）2]=min解得；大地似水准面差距N’由43个点（在苏联天文大地网中均匀选取）按 N’2解得。

（4）参考椭球定向时，令εx=εy=εz=0。

（5）大地原点是前苏联的普尔科沃。

（6）大地原点高程时以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准。

（7）高程异常是以前苏联1955年大地水准面重新平差结果为起算值，按我国天文水准路线推算出来的。

（8）提供的大地成果时局部平查结果。

1954年北京坐标系建立后，在全国的测绘生产中发挥了巨大作用。

15万个国家大地点以及8万个军控点、测图控制点均按照此坐标系统进行计算；以1954年北京坐标系为基础的测绘成果和文档资料，已渗透到经济建设和国防建设的许多领域，特别是用它测绘的全国1/50000，

1/100000比例尺地形图已经完成，1/10000比例尺地形图也在相当范围内得以完成。

但是1954年北京坐标系与现代精确的参心大地坐标系相比存在着许多问题和缺点：

（1）克拉索夫斯基椭球比现代精确椭球相差过大。

（2）只涉及两个几何性质的椭球参数（a和α），满足不了当今理论研究和实际工作

中所需四个地球椭球基本参数的要求。

（3）处理重力数据时采用的是赫尔默特1901-1909年正常重力公式，与之相应的赫

尔默特扁球不是旋转椭球，它与克拉索夫斯基椭球是不一致的。

（4）对应的参考椭球面是与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性倾斜，在

东部地区高程高程异常最大达到+65m，全国范围平均29m。

（5）椭球定向不明确，椭球短轴的指向既不是国际协议原点CIO，也不是我国地级

原点（JYD1968.0）。

（6）起始子午面也不是国际时间局BIH所定义的格林尼治平均天文台子午面，给坐

标换算带来一些不便和误差。

（7）坐标系未经整体平差而仅是局部平差结果，点位精度不高，也不均匀。

（8）名不副实，容易引起一些误解。

3.2.2 1980年国家大地坐标系

1978年4月在西安召开了《全国天文大地网整体平差会议》，参加会议的专

家学者对建立我国新的大地坐标系作了充分的讨论和研究，认为1954年北京坐标系，在技术上存在椭球参数不够准确，参考椭球与我国大地水准面拟合也不好等缺点，因此，建立我国新的大地坐标系是必要的。在这次会议上，与会专家明确了一下原则：

（1）全国大地网整体平差要在新的参考椭球面上进行，为此需要首先建立一个新的大地坐标系，对应于一个新的参考椭球，并命名该坐标系为1980年国家大地坐标系。

（2）即将建立的1980年国家大地坐标系原点应建立在我国的中

部，并具体定在陕西省西安市泾阳县永乐镇，

（3）同意采用国家大地测量与地球物理联合会（IUGG）1975年第16届大会推荐的地球参考椭球四个基本常数（a，J，GM，ω），并根据基本常数推算地球扁率、赤道正常重力值和正常重力公式的各项参数。

（4）1980年国家大地坐标系的椭球短轴平行于由地球质心指向我国协议地极原点JYD1968.0的方向，起始大地子午面平行于格林尼治平均天文台子午面。

（5）椭球定位参数以我国范围内高程异常平方和最小条件求定。（6）考虑到经典大地测量和空间大地测量的不同需求，本着独立自主、自力更生、有利保密、方便使用的原则，分别建立两套坐标系，即1980年国家大地坐标系和地心坐标系。前者根据定位条件，属参心坐标系，应该保持其在相当长时期中稳定不变，供全国各部门使用；后者在1980年国家大地坐标系的基础上，通过精确求定坐标转换参数，换算成地心坐标，以满足我国远程武器和空间技术发展的需要。地心坐标转换参数，可随着测绘技术的不断发展，综合利用天文、大地、重力和空间大地测量技术的资料而不断精化。

会后，有关部门根据上述原则，建立了1980年国家大地坐标系。由于我国自己定义的地极原点是JYD1968.0，不是国际协议地极原点CIO，因此要求1980年国家大地坐标系的起始子午面平行于格林尼治平均天文台子午面的条件是不能严格满足的，只能说1980年国家大地坐标系的起始子午面平行于我国起始天文子午面。总结1980年国家大地坐标系的要点如下：

（1）1980年国家大地坐标系属参心大地坐标系。

（2）采用既含几何参数又含物理参数的四个椭球基本参数。数值采用1975年IUGG第16届大会的推荐值。

椭球长半轴 a=6378140m；

地心引力常数 GM=3.9860005*10m/s；

地球重力常二阶带谐系数 J=1.08263*10；

地球自转角速度 ω=7.2921158*rad/s；

根据以上四个椭球基本参数可进一步得到：

地球椭球扁率 α=1/298.257；

赤道上的正常重力 γ=978.032*m/；

极点的正常重力 =983.212*m/；

正常重力公式中的系数 β=0.005302，=-0.000 005 8；

正常椭球面上的重力位 =6 263 683/。

(3) 多点定位。在我国按*间隔，均匀选取922个点，组成弧度测量方程，按=min，求得大地原点上的值：

=，η=，ζ=-14.0m

（4）定向明确。地球椭球短轴平行于由地球质心指向地极原点JYD1968.0方向，起始大地子午面平行于我国起始天文子午面，。

（5）大地原点在我国中部-------陕西省泾阳县永乐镇，在西安市以北60km，简称西安原点，大地经纬度的概略值为：

=，

（6）大地点高程以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准。（7）1980年国家大地坐标系建立后，进行了全国天文大地网整体平差，计算了5万余点的成果。

将1980年国家大地坐标系和1954年北京坐标系相比较，前者明显优于后者。例如，前者的建立完全符合经典参心大地坐标系的原理，容易解释；地球椭球的参数个数和数值大小更加合理、准确；坐标轴指向明确；椭球面与大地水准面或得了较好的密合，全国平均差值由1954年北京坐标系的29m减小到10m，最大值出现在西藏西北角，全国广大地区多数在15m以内。

此外，由于严格按照投影法进行观测数据归算，全国统一整体平差，消除了分区平差不合理的影响，提高了平差结果的精度，因此用1980年国家大地坐标系通过数学模型转换得到的地心坐标的精度有所提高。

建立1980年国家大地坐标系后，带来了一些新的问题：原来的各种有关地球椭球参数的用表均要做相应的变更，低等点要重新平差，编纂新的三点角成果表，地形图图廓线和方里线位置发生变化，由于椭球参数和定位的改变，产生了大地网尺度的改变，引起地形图内地形、地物相关位置的改变。实际计算表明，这种改变对任何一种比例尺地形图来说，完全可以忽略不计。由于椭球参数与定位的改变，也引起了大地坐标系的变化，产生了使用中的一些具体问题。同时，1980年国家大地坐标系的地极原点JYD1968.0已不能适应当代建立高精度天文地球动力学参考系的要求。

3.2.3 1954年北京坐标系（整体平差转换值）

1980年国家大地坐标系建立后，在此坐标系上于1982年5月完成了天文大

地网整体平差。但是，将1980年国家大地坐标系用于测绘坐标系（特别是1:50000以下比例尺地形图），一些部门做了不少研究、分析和比较工作，进行了专题论证，认为1980年国家大地坐标系，如要作为测图坐标系，既要考虑其科学性、严密性，又要考虑其实用性、可行性、经济效益和社会效益；既要考虑30多年来测绘的历史和现状，又要考虑今后的发展。

1954年北京坐标系（整体平差转换值）就是在这样的背景下产生的，用表示。它是在1980年国家大地坐标系的基础上，改变IUGG1975年椭球至克拉索夫斯基椭球，通过在空间三个坐标轴上进行平移而来的。因此，其坐标系扔体现了整体平差的特点，精度和1980年国家大地坐标系相同，克服了1954年北京坐标系局部平差的缺点；其坐标轴和1980年国家大地坐标轴相互平行，所以它的定向明确；它的椭球参数恢复为1954年北京坐标系的椭球参数，从而使其坐标值和1954北京坐标系局部平差坐标值相差较小。

取名为1954年北京坐标系（整体平差转换值），而不取名一个新坐标名称，是由于该坐标系所提供坐标值和1954年北京坐标系提供值差别不大，不致引起混淆，因此仍用1954年北京坐标系；另外，鉴于其是从1980年国家大地坐标系整体平差结果转换而来，为了和原来的1954年北京坐标系加以区分，故用括号加注“整体平差转换值”。

总结1954年北京坐标系（整体平差转换值）的要点如下：

（1）属参心大地坐标系；短轴平行于地球质心至JYD1968.0方向。

（2）采用克拉索夫斯基椭球参数。

（3）多点定位，参心虽和1954北京坐标系参心不相一致，但十分想接近。

（4）定向明确，与1980年国家大地坐标系定向相同。

（5）大地原点与1980年国家大地坐标系相同，但大地起算数据不同。

（6）大地点高程基准是以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准。

（7）提供坐标是1980年国家大地坐标系整体平差转换值，精度一致。

（8）用于测图坐标系，对于1:50000以下比例尺测图，新旧图接

边，不会产

生明显裂痕。

3.2.4 2000国家大地坐标系

1954北京坐标系和1980西安坐标系均属于参心坐标系，在我国的经济建设和国防建设过程中发挥了巨大的作用，但随着时代的变迁和科学技术的日益发展，这两个以经典测量技术为基础的坐标系已经不能满足测绘发展的需求，因而建立高精度地心坐标系已势在必行。顺应这一趋势，我国提出了2000国家大地坐标系(China Geodetic CoordinateSystem2000，CGCS2000)。

CGCS2000的定义与ITRS协议的定义一致，国际地球参照系(International Terrestrial Reference System，ITRS)是由国际地球自转服务

不同类型地图使用的投影与坐标系

不同类型地图使用的投影与坐标系 (2016-08-12 15:29:29) 不同类型地图使用的投影与坐标系 1.概念辨析 地图投影跟大地坐标系是完全两个东西，尽管具有相关性。地球椭球体则是另一 个东西。实际上地图编绘涉及三个基本的东西：椭球体、地图投影、大地坐标系。三者密切关联。（百科知识） 要绘制地图，首先考虑用什么椭球体，这是投影和坐标系的基础——我国三代坐标系使用三种椭球体。 三者之间的关系：先有个椭球体，然后是投影到承影面，然后是添加经纬网。椭 球体是基础，投影是转换函数，是数学关系，大地坐标系是参照系。因此，同一椭球体可以用不同的投影；而同一投影，也可以用不同的大地坐标系。 但是一般三者是协调一致的，如我国的三代坐标系，有对应的椭球体、投影类型、基准面（坐标系）。 从地图反映地球表面来看，整个过程涉及五个环节：地球～椭球体～投影～坐标系～地图。而地球是球面的，是一个曲面，而地图是平面的，二者的结构性矛盾，导致我们不得不采用一系列转换，这个转换中不可避免地产生扭曲、变形和误差。具体关系：总结：地球（地球表面，存在高低起伏）→椭球体（光滑球面，相关参数）→投影（投影方式：几何投影与解析投影）→坐标系（地理坐标系与平面直角坐标系）→地图。 2. 我国三代坐标系 我们经常给影像投影时用到的北京54、西安80和2000坐标系是投影直角坐标系，如下表所示为国内坐标系采用的主要参数。从中可以看到我们通常称谓的北京54坐标系、西安80坐标系实际上指的是我国的大地基准面。 表：北京54、西安80和2000坐标系参数列表 坐标名称投影类型椭球体基准面 北京54Gauss Kruger （Transverse Mercator） Krasovsky D_Beijing_1954 西安80Gauss Kruger （Transverse Mercator） IAG75D_Xian_1980 CGCS2000Gauss Kruger （Transverse Mercator） CGCS2000D_China_2000

地形图测绘注意要点和基本知识120409

地形图测绘注意要点和基本知识 按一定法则，有选择地在平面上表示地球表面各种自然现象和社会现象的图，通称地图。按内容，地图可分为普通地图及专题地图。普通地图是综合反映地面上物体和现象一般特征的地图，内容包括各种自地理要素(例如水系、地貌、植被等)和社会经济要素(例如居民点、行政区划及交通线路等)，但不突出表示其中的某一种要素。专题地图是着重表示自然现象或社会现象中的某一种或几种要素的地图，如地籍图、地质图和旅游图等。本章主要介绍地形图，它是普通地图的一种。地形图是按一定的比例尺，用规定的符号表示地物、地貌平面位置和高程的正射投影图。 第一节地形图的比例尺 地形图上任意一线段的长度与地面上相应线段的实际水平长度之比，称为地形图的比例尺。 一、比例尺的种类 1．数字比例尺 数字比例尺一般用分子为1的分数形式表示。设图上某一直线的长度为d，地面上相应线段的水平长度为D，则图的比例尺为 式中M为比例尺分母。当图上1cm代表地面上水平长度10m(即1000cm)时尺就是。由此可见，分母1000就是将实地水平长度缩绘在图上的倍数。 比例尺的大小是以比例尺的比值来衡量的，分数值越大(分母M越小)，比例尺越大。为了满足经济建设和国防建设的需要，测绘和编制了各种不同比例尺的地形图。通常称1：1000000、1：500000、1：200000为小比例尺地形图；1：100000、1：50000和1：25000为中比例尺地形图；1：10000、1：5000、1：2000、1：1000和1：500为大比例尺地形图。建筑类各专业通常使用大比例尺地形图。按照地形图图式规定，比例尺书写在图幅下方正中处， 2．图示比例尺 为了用图方便，以及减弱由于图纸伸缩而引起的误差，在绘制地形图时，常在图上绘制图示比例尺。1:1000的图示比例尺，绘制时先在图上绘两条平行线，再把它分成若干相等的线段，称为比例尺的基本单位，—般为2cm；将左端的一段基本单位又

GIS坐标系扫盲1-坐标系的简单名词解释

GIS坐标系的简单名词解释 地图的每一个要素的输入、存储、查询、分析和显示，这些均需要一个很重要的信息：坐标。坐标则是基于某个坐标系统，因此就出现几个问题1.坐标系统是什么？2.怎么定义的？3.一个完整的坐标系统都包括哪些参数？ 1.引言 首先什么是坐标系统？狭义来讲，坐标系统最核心的东西就是坐标值，描述了要素所在的位置，也就是一组数值。 然而坐标系统怎么定义？由于每一个要素所在的地理环境差异，举个例子，米国和咱国所用的坐标系统肯定是不同的，实质上就是所用的椭球体和基准面不同。美国所用的是在WGS84椭球体建立起来的WGS84坐标系；中国常用的是在克拉索夫斯基(Krassovsky)椭球体基础上建立起来的北京54坐标系或者是1975地球椭球体（IAG75）建立起来的西安80坐标系。 为了准确的描述要素所在的位置，需要选择一个适合于该地区的坐标系统。当然还要结合你的目和精确程度。 2.术语解释 神马是大地基准面，神马是大地水准面，这两个面是什么关系。然后又是什么椭球体，地图投影。乱糟糟的，没有头绪。其实这几组概念都不是独立的，试着从它们的联系来了解它们的概念。但是关于大地水准面和大地基准面什么关系，还是搞不明白。 地球的数学表面—大地椭球体：众所周知，我们的地球表面凸凹不平，很难用数学公式来表达，在实际的测量和制图中不能作为一个基准面。但是，基本上它还是圆形的，因此就可以用一个扁率极小的椭圆，绕实际的地球短轴(即南北极的连线，极半径)所形成的规则椭球体来近似拟合，并且可以用数学公式来表达，所以在测量和制图中就用它来替代地球的自然表现，这就是地球椭球体。

椭球图 图1 大地椭球体 (PS:现在补下高中知识，这大学上的！！！)地球椭球体有长半径和短半径之分，长半径(a)即赤道半径，短半径(b)即极半径。f=（a-b ）/a 为椭球体的扁率，表示椭球体的扁平程度。由此可见，地球椭球体的形状和大小取决于a 、b 、f 。因此，a 、b 、f 被称为地球椭球体的三要素。列举下国外常用的地球椭球体： 同样，由于各地的实际情况，以及人们对地球形状和大小的测量水平不同，对地球的测地精度也就节节攀升，所以至今出现了很多种椭球体，如表1为国外常用的地图椭球体： 表1 国外常用的地球椭球体 椭球名称 年代 长半径（m ）短半径（m ） 扁率 附注 埃弗斯特 (Everest) 1830 6377276 6356075 06:00.8 英国 白塞尔 (Bessel) 1841 6377397 6356079 05:59.1 德国 克拉克(Clarke Ⅰ) 1866 6378206 6356584 05:55.0 英国 克拉克(Clarke Ⅱ) 1880 6378249 6356515 05:53.5 英国 海福特 (Hayford) 1909 6378388 6356912 05:57.0 1942年国际第一个推荐值

坐标系统与地图投影--基础知识

空间参照系统和地图投影 导读：正如上一章所描述的，一个要素要进行定位，必须嵌入到一个空间参照系中，因为GIS所描述是位于地球表面的信息，所以根据地球椭球体建立的地理坐标（经纬网）可以作为所有要素的参照系统。因为地球是一个不规则的球体，为了能够将其表面的内容显示在平面的显示器或纸面上，必须进行坐标变换。 本章讲述了地球椭球体参数、常见的投影类型。考虑到目前使用的1：100万以上地形图都是采用高斯——克吕格投影，本章最后又对该种投影类型和相关的地形图分幅标准做了简单介绍。 1．地球椭球体基本要素 1．1地球椭球体 1．1．1地球的形状 为了从数学上定义地球，必须建立一个地球表面的几何模型。这个模型由地球的形状决定的。它是一个较为接近地球形状的几何模型，即椭球体，是由一个椭圆绕着其短轴旋转而成。 地球自然表面是一个起伏不平、十分不规则的表面，有高山、丘陵和平原，又有江河湖海。地球表面约有71%的面积为海洋所占用，29%的面积是大陆与岛屿。陆地上最高点与海洋中最深处相差近20公里。这个高低不平的表面无法用数学公式表达，也无法进行运算。所以在量测与制图时，必须找一个规则的曲面来代替地球的自然表面。当海洋静止时，它的自由水面必定与该面上各点的重力方向（铅垂线方向）成正交，我们把这个面叫做水准面。但水准面有无数多个，其中有一个与静止的平均海水面相重合。可以设想这个静止的平均海水面穿过大陆和岛屿形成一个闭合的曲面，这就是大地水准面（图4-1）。 图4-1：大地水准面

大地水准面所包围的形体，叫大地球体。由于地球体内部质量分布的不均匀，引起重力方向的变化，导致处处和重力方向成正交的大地水准面成为一个不规则的，仍然是不能用数学表达的曲面。大地水准面形状虽然十分复杂，但从整体来看，起伏是微小的。它是一个很接近于绕自转轴（短轴）旋转的椭球体。所以在测量和制图中就用旋转椭球来代替大地球体，这个旋转球体通常称地球椭球体，简称椭球体。 1．1．2地球的大小 关于地球椭球体的大小，由于采用不同的资料推算，椭球体的元素值是不同的。现将世界各国常用的地球椭球体的数据列表如下： 表4-1：各种地球椭球体模型 椭球体名称年代长半轴（米）短半轴（米）扁率 白塞尔(Bessel) 1841 6377397 6356079 1：299.15 克拉克(Clarke) 1880 6378249 6356515 1：293.5 克拉克(Clarke) 1866 6378206 6356584 1：295.0 海福特(Hayford) 1910 6378388 6356912 1：297 克拉索夫斯基1940 6378245 6356863 1：298.3 I．U．G．G 1967 6378160 6356775 1：298.25 埃维尔斯特(Everest) 1830 6377276 6356075 1：300.8 1．1．3椭球体的半径 地球椭球体表面是一个规则的数学表面。椭球体的大小，通常用两个半径：长半径a和短半径b，或由一个半径和扁率来决定。扁率α表示椭球的扁平程度。扁率的计算公式为：α=（a-b）/a。这些地球椭球体的基本元素a、b、α等，由于推求它的年代、使用的方法以及测定的地区不同，其结果并不一致，故地球椭球体的参数值有很多种。中国在1952年以前采用海福特（Hayford）椭球体，从1953-1980年采用克拉索夫斯基椭球体。随着人造地球卫星的发射，有了更精密的测算地球形体的条件。1975年第16届国际大地测量及地球物理联合会上通过国际大地测量协会第一号决议中公布的地球椭球体，称为GRS（1975），中国自1980年开始采用GRS（1975）新参考椭球体系。由于地球椭球长半径与短半径的差值很小，所以当制作小比例尺地图时，往往把它当作球体看待，这个球体的半径为6371公里。 1．1．4高程 地面点到大地水准面的高程，称为绝对高程。如图2所示，P0P0'为大地水准面，地面点A和B到P0P0'的垂直距离H A和H B为A、B两点的绝对高程。地面点到任一水准面的高程，称为相对高程。如图2中，A、B两点至任一水准面P1P1'的垂直距离H A'和H B'为A、B两点的相对高程。

国家大地坐标系与现行坐标系关系

2018-04-16 国家局测绘学报 《测绘学报》 1.采用2000国家大地坐标系对现有地图的影响 大地坐标系是测制地形图的基础，大地坐标系的改变必将引起地形图要素产生位置变化。一般来说，局部坐标系的原点偏离地心较大(最大的接近 200m)，无论是1954年北京坐标系，还是1980西安坐标系的地形图，在采用地心坐标系后都需要进行适当改正。 计算结果表明，1954年北京坐标系改变为2000国家大地坐标系。在56°N～16°N和72°E～135°E范围内若不考虑椭球的差异，1954年北京坐标系下的地图转换到2000系下图幅平移量为：X平移量为-29～-62m，Y方向的平移量为-56～+84m。1980西安坐标系下的X平移量为-9～+43m，Y方向的平移量为+76～+119m。因此，坐标系的更换在1:25万以大比例尺地形图中点(含图廓点)的地理位置的改变值已超过制图精度，必须重新给予标记。 对于1:25万以小地形图，由坐标系更换引起图廓点坐标的变化以及图廓线长度和方位的变动在制图精度内，可以忽略其影响,对于1:25万比例尺地形图，考虑到实际成图精度，实际转换时也无需考虑转换。 根据实际计算表明，由于坐标系的转换引起的各种比例尺地形图任意两点的长度(包括图廓线的长度)和方位变动在制图精度以内，可以忽略不计。也就是说，采用地心坐标系时，只移动图幅的图廓点，而图廓线与原来的图廓线平行即可，且坐标系变更不改变图幅内任意两地物之间的位置关系。 2.WGS84坐标系与2000国家大地坐标系的关系 在定义上，2000国家大地坐标系与WGS84是一致的，即关于坐标系原点、尺度、定向及定向演变的定义都是相同的。两个坐标系使用的参考椭球也非常相近，唯有扁率有微小差异。而在实际点位表示时，仅考虑椭球的差异，两者的结果是一致的，但因2000国家大地坐标系的坐标定义在2000年那一时刻，而大多数应用实际上是不同时间进行定位，因地球上的板体是在不断运动的，不同时刻位于地球不同板块上站点的实际位置是在变化的，已经偏离了2000年的位置。 因此不同时间定位的得到的WGS84坐标不是严格意义下的2000国家大地坐标系。如基于当前框架当前历元(如2009年)坐标值与2000国家大地坐标系的相比，最大差0.6m。但对于1:1万以小比例尺的应用，可简单近似地认为是同一坐标系。 3.GNSS后处理定位结果与2000国家大地坐标系关系 用高精度GNSS定位软件处理后得到的各站点坐标是与观测时刻卫星星历定义的基准是一样的，卫星在不同时间段采用的是不同的ITRF框架，但不同框架最大的差异在cm量级，差异主要体现在板块运动引起的点位变化，站点位于不同的板块上，随板块一起运动，若按我国平均点运动速率为2-3cm/年，以10年计，点位相距定义时点坐标已变化了20-30cm。 因此GNSS后处理得到的站点坐标需顾及点位移动速率才能得到2000国家大地坐标系的坐标。

地形图基本常识

地形图基本知识 作者：佚名文章来源：本站原创点击数：2646 更新时间：2007-7-31 11:52:12 （1）地形图基本知识 今天我们共同学习军事地形学的基本知识，主要学习五个方面： （2）一是基本概念；二是地形图比例尺及图上距离的量算；三是点的坐标及其量读；四是方位角、偏角的量读及换算；五是地貌的表示、识别与判读。 下面我们学习第一个问题。 （3）一、基本概念 （4）地图是按一定的法则，有选择地在平面上表示地球上的若干现象的图（地图，是地球表面自然和社会现象的缩写图）。它具有严格的数学基础、完整的符号系统、文字注记，并根据不同用图的目的和用图层次的需要，对所表示的内容进行了有原则的取舍及综合。 （5）地形是地球表面自然起伏的形态和分布在地面上人工或自然形成的固定物体的总称。前者称为地貌，如山地、丘陵、平原；后者称为地物，如道路、房屋、河流和森林等。所以地形是地貌和地物的总称。 地形图是按一定的比例尺，表示地物、地貌平面位置和高程的正射投影图，即比例尺大于1：1000000的普通地图称为地形图。我国军用系列比例尺地形图有七种，即：1：10000、1：25000、1：50000、1：100000、1：250000、1：500000、1：1000000地形图。 （6）地图按其内容可分为普通地图和专题地图。 （7）普通地图是综合反映地表物体和自然、社会现象一般特征的地图。它以相对均衡的详细程度表示自然地理要素（地貌、土质、水系、植被）和社会经济要素（居民地、道路网、行政区划分）。它广泛地用于经济建设、国防建设、军队作战训练和科学文化教育等方面，而且还可以作为编制专题地图的地理底图。 （8）专题地图，又称“专门地图”或“主题地图”，简称专题图。它是根据专业方面的需要，突出反映一种或几种主题要素的地图。如军事交通图、军事部署图、野战医院分布图等。 （9）二、地形图比例尺及图上距离的量算 （10）（一）、地形图比例尺 1、定义 地形图比例尺是图上线段长与实地相应线段水平距离之比。设图上线段长为l，实地相应线段之水平距离为L，则地形图的比例尺为：比例尺=l/L=1/M，式中，M称为比例尺分母，表示缩小的倍率。为了明显地看出缩小倍率，规定分子以1表示。 （11）2、比例尺的形式 地形图上有两种比例尺：数字比例尺和直线比例尺。 数字比例尺是以数字显示比例关系的比例尺形式，如：1：5万、1：50000等，数字比例尺的优点是比例关系明确，根据公式能方便地依比例尺进行图上长或实地长的计算。L=l*M、l=L/M。 直线比例尺是将图上长，按比例尺关系直接注记成相应实地水平距离的比例尺形式。直线比例尺由尺头和尺身组成。从0分划向左的部份为尺头，尺头全长为1厘米，并将其等分为10个分划，每一分划的分划值为1毫米；从0分划向右的部份为尺身，尺身亦按1厘米一个刻划。尺头的左端点按比例尺以米为单位将图上长注记为实地水平线段长，尺身以整公里为单位注记。如图： 3、地形图的分类和用途 （1）分类 （12）按地形图的比例尺分类： 大比例尺地形图：比例尺大于1：5万（含）的地形图； 中比例尺地形图：1：10万和1：25万比例尺地形图； 小比例尺地形图：1：50万和1：100万比例尺地形图。 （13）按用途分类

地方坐标系与CGCS2000坐标系转换方法的研究

地方坐标系与CGCS2000坐标系转换方法的研究 摘要：本文提出了地方坐标系和国家大地坐标系（CGCS2000）的几种转换方法，结合使用Mapinfo坐标转换软件，并进一步分析转换方法的转换结果，并提出相 应的结论。 关键词：地方坐标系；CGCS2000坐标系；转换方法；验证 引言 在新时期下，想要推动并发展数字地球、数字区域，必须要加强各类信息的 统一整合，加强信息共享度，这就需要结合GIS技术展开多源信息集成，空间坐 标系变换和统一则是实现多元数据统一管理、无缝集成的核心。GIS最为重要的 信息源就是地图（数字地图），在不同区域、不同时间段，其中的各类地图坐标 系也存在着些许差异。我国地图坐标系发展中，在上世纪90年代，我国基本比 例尺地形图主要采用了北京54坐标系、1980西安坐标系两种。而地方为了能够 满足当地城市建设发展需求，通常会构建独立的坐标系（地方坐标系），部分地 区甚至构建了两个及以上的独立坐标系。而如何进行地方坐标系与CGCS2000坐 标系相互转换是需要注意的问题。下文通过CGCS2000坐标系、地方坐标系建立 原理，分析二者的转换关系，并提出多种有效的转换方法。 1.地方坐标系与CGCS2000坐标系之间的关系 我国地形图比例尺中，小比例尺采用了6°分带、大中比例尺采用了3°分带， 均采用了高斯-克吕格投影。构建国家坐标系是以高斯-克吕格投影分带为基础， 并且每个分带都构建了直角坐标系，也就是高斯直角坐标系。结合投影变换规律，投影变形越大证明离中央经线的距离越远。绝大部分地区都难以精准的位于投影 中央带，这就需要结合CGCS2000坐标系进行转换。以黑龙江省大庆市为例，大 庆市辖5区4县，市区所处位置是E124°19'至E125°12'，位于6°分带中的21带，中央经线为E123°；在3°投影带上，主要为42带，中央经线为E126°，其中杜尔 伯特蒙古族自治县还属于41带和42带两个投影带，中央经线为E123°、E126°。 由此可见，大庆市无法精确的在地图上表达空间信息，所以如果不进行坐标转换，则无法满足大比例尺测图要求，工程建设也无法满足工程要求。因此很多城市都 建立了独立的坐标系，在大比例尺地形当中单独使用。 地方坐标系构建，需要结合某地区国家控制点作为原点，通过原点的经线作 为中央经线。通常情况下，是在区域中部、西南角选择原点。地方坐标系与CGCS2000坐标系的关系见图1. 图1 地方坐标系与CGCS2000坐标系关系 2.地方坐标系和CGCS2000坐标系转换方法 对于当今绝大部分城市来说，城市大比例尺地图都是表示地方坐标系，不表 示CGCS2000坐标系（也不表示经纬度）。此类地图数据缺乏通用性，适用范围 局限，也是实现数据融合、发展数字地球的一大阻碍。因此，本文通过对地方坐 标系、CGCS2000坐标系建立原理、二者相互关系的研究，提出了几种坐标系转 换方法，主要有： 2.1直接变换法 如图1所示，地方坐标系与CGCS2000坐标系之间存在着平移、旋转关系，

地图投影和坐标系

地球坐标系与投影方式的理解(关于北京54,西安80,WGS84;高斯,兰勃特,墨卡托投影) 一、地球模型 地球是一个近似椭球体，测绘时用椭球模型逼近，这个模型叫做参考椭球，如下图： 赤道是一个半径为a的近似圆，任一圈经线是一个半径为b的近似圆。a称为椭球的长轴半径，b称为椭球的短轴半径。 a≈6378.137千米，b≈6356.752千米。（实际上，a也不是恒定的，最长处和最短处相差72米，b的最长处和最短处相差42米，算很小了） 地球参考椭球基本参数： 长轴：a 短轴：b 扁率：α=(a-b) / a 第一偏心率：e=√(a2-b2) / a 第二偏心率：e'=√(a2-b2) / b 这几个参数定了，参考椭球的数学模型就定了。 什么是大地坐标系？ 大地坐标系是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系。地面点的位置用大地经度、大地纬度和大地高度表示：(L, B, H)。

空间直角坐标系是以参考椭球中心为原点，以原点到0度经线与赤道交点的射线为x轴，原点到90度经线与赤道交点的射线为y轴，以地球旋转轴向北为z 轴：(x, y, z) 共同点：显然，这两种坐标系都必须基于一个参考椭球。 不同点：大地坐标系以面为基准，所以还需要确定一个标准海平面。而空间直角坐标系则以一个点为基准，所以还需要确定一个中心点。 只要确定了椭球基本参数，则大地坐标系和空间直角坐标系就相对确定了，只是两种不同的表达而矣，这两个坐标系的点是一一对应的。 二、北京54，西安80，WGS84 网上的解释大都互相复制，语焉不详，隔靴搔痒，说不清楚本质区别。为什么在同一点三者算出来的经纬度不同？难道只是不认同对方的测量精度吗？为什么WGS84选地球质心作原点，而西安80选地表上的一个点作原点？中国选的大地原点有什么作用？为什么选在泾阳县永乐镇？既然作为原点，为什么经纬度不是0？下面是我个人的理解。 首先，三者采用了不同的参考椭球建立模型，即长短轴扁率这组参数是不同的。北京54：长轴6378245m，短轴6356863，扁率1/298.2997381 西安80：长轴6378140m，短轴6356755，扁率1/298.25722101 WGS84：长轴6378137.000m，短轴6356752.314，扁率 1/298.257223563，第一偏心率0.0818********，第二偏心率 0.082095040121 这些参数不同，决定了椭球模型的几何中心是不同的。那么为什么这三种坐标系的参数有这么大差别呢？除了测量精度不同之外，还有一个原因，就是侧重点不一样。 WGS84是面向全球的，所以它尽量逼近整个地球表面，优点是范围大，缺点是局部不够精确。 北京54用的是前苏联的参数，它是面向苏联的，所以它在前苏联区域这个曲面尽量逼近，而其它国家地区偏多少它不管。它以苏联的普尔科沃为中心，离那越远，误差就越大。 西安80是面向中国的，所以它在中国区域这个曲面尽量逼近，而其它国家地区偏多少它不管。而且这个逼近是以西安附近的大地原点为中心的，也就是说，在西安大地原点处，模型和真实地表参考海平面重合，误差为0，而离大地原点越远的地方，误差越大。所谓的大地原点就是这么来的，它是人为去定的，而不是必须在那里，它要尽量放在中国的中间，使得总的误差尽量小而分布均匀。然后，我国在自已境内进行的建筑，测绘，勘探什么的所绘制的图，都以这个大地原点为基准，去建立各种用途的地表坐标系，就能统一起来了。

地形图识图方法

地形图的一般常识和使用方法 地形图是国民经济建设中不可缺少的图面资料。在农林业生产中，土地规划、资源开发、森林资源调查、林区规划设计、农田基本建设、运输道路的勘察设计、水利工程规划等等工作都是在地形图上进行的。因此，正确使用地形图是我们每个林业工作者必备的知识。 一、地形图的概念和分类 （一）概念 将地球表面的地形地物，经过测量，按一定的比例尺缩小后，用不同的符号、线条综合后表现在图纸上，形成与地面相似的图形，称为地形图。 地形：是地物地貌的总称。 地物：指地面上诸如房屋、道路、田园、城镇、河流等物体。 地貌：指地面上高低起伏如山岭、平原、断崖、绝壁等形体，是地球表面多种多样的高地和凹地的总称。 （二）分类 地形图按比例尺大小、内容、用途等的不同可进行如下分类： 1．按比例尺大小分： 大比例尺地形图，比例尺为1/2000、1/5000、1/10000等； 中比例尺地形图，比例尺为1/50000、1/25000等； ”壤尺地形图，比例尺小于1/100000。 2．按地形图的内容分类： （1）普通地形图：具有区域的自然地理和社会经济等方面要素的地形图。 （2）专门地形图：除具有普通地形图的各要素外还包括某些特有的专门资料要素。 3．按地形图的用途可分为：参考图、教学图、军用图、飞行图、航海图等。 目前，我省林业生产中所用地形图是除去军事要素的中比例尺普通地形图。 二、地形图的内容

地形图包括的内容很多，但总的来说可分为四个方面： （一）地形图的符号 地球表面的地物地貌在地形图上的反映，绝大部分是按比例的，但为了突出某些要素，往往也出现超比例现象。构成地形图的符号很多，国家测绘总局和中国人民解放军总参谋部测绘局都有共同的统一规定，按其符号形式可归纳为四类： 1．轮廓地物符号：较大的房屋、湖泊、果园、森林等，其轮廓按比例缩绘；2．线状符号：如公路、铁路、河流、沟渠等，其长度按比例尺，宽度无法按比例尺表示； 3．独立物体的超比例符号：如水井、独立树、独立屋、塔及有方位意义的地物；4．数字和文字注记：即图上用文字和数字说明各种内容所表达的意义、名称和数量。图例 （二）比例尺 1．概念：所谓比例尺就是图上线段长度与实地相对的水平线段长度之比。 图上线段长度 1 比例尺= —————————————— = —— 实地对应的水平线段长度 N 式中：1/N 表示实地水平线段长度的缩”妒，如1/10000表示缩小10000倍）。2．几种形式的比例尺 （1）数字比例尺：用分子为1的分数式表示，如1/50000写成1：50000； （2）图解比例尺：就是用简易的图式来表示图面与实地长度的关系，常用的是直线比例尺，如比例尺为1/50000 （3）文字说明式：直接用文字说明图上某一单位的长度等于实地相应的水平长度。如图上1cm等于实地相应水平长度五百米，这时图上的比例尺是五万分之一。3．关于比例尺的精度 比例尺越大，精度越高，反之则越低，因为大比例尺地形图能够在某一图幅内较全面而完善地反映实地的各种地物、地貌，所以精度高，清晰易看。”壤尺地形图，对一些较小的地物、地貌无法表示出来，其精度较大比例尺低。 我省目前所使用的地形图为1/5万比例尺地形图或以此放大成的1/2.5万比例尺地形

坐标系统与地图分幅

地理信息系统培训系列之一 坐标系统与地图分幅 一、坐标系统 名词：地理坐标系，投影坐标系，高程坐标系，地球椭球体。 我们先从ArcGIS安装目录下的Coordinate Systems文件夹说起： 1、地理坐标系（Geographic Coordinate Systems） 地理坐标系，也可称为真实世界的坐标系，用于确定地物在地球上位置。用经纬度来表达位置信息。 1）地球椭球体（Spheroid） 因为地球是不规则的近梨形，所以在定义地理坐标系之前，需要对地球做近似逼近。即假想地球绕地轴高速旋转形成一个表面光滑的球体，这就是地球椭球体（也称旋转椭球体或双轴椭球体）。 地球椭球体（Spheroid）的常用四个参数是：地球引力常数（GM）、长半径（a）、扁率（f）和地球自转角速度（w）。四个参数的不同也就形成了不同的椭球体，比如：克拉索夫斯基椭球体、1975地球椭球体（IAG75）、WGS-84椭球体等。 2）大地基准面（Datum） 有了椭球体后还不能形成地理坐标系，还需要一个大地基准面（Datum）将椭球体定位，大地基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此每个国家和地区均有各自的基准面，北京54坐标系和西安80坐标系即为我国的两大基准面。

（1）北京54坐标系 我国参照前苏联从1953年起采用北京54坐标系，它与苏联1942年建立的以普尔科夫天文台为原点的大地坐标系统相联系，相应的椭球为克拉索夫斯基椭球(Krassovsky)。到20世纪80年代初，我国已基本完成了天文大地测量，经计算表明，54坐标系统普遍低于我国的大地水准面，平均误差为29米左右。 （2）西安80坐标系 1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系，为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据，即1975地球椭球体（IAG75）。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。 目前大地测量基本上仍以北京54坐标系作为参照，北京54与西安80坐标之间的转换可查阅国家测绘局公布的对照表。经过大地基准面定位的椭球体称为参考椭球体。 3）椭球体与基准面的关系 椭球体与基准面之间的关系是一对多的关系，也就是基准面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准面，同样的椭球体能定义不同的基准面。地球椭球体和基准面之间的关系以及基准面是如何结合地球椭球体从而实现来逼近地球表面的可见下图所示。 基准面定义椭球体拟合地表某一区域表面 也就是说，由于椭球参数的不同而形成了不同的椭球体，由于一个椭球体可对应多个大地基准形成了不同地理坐标系。 完成了椭球体和大地水准面的定义后，就形成了地理坐标系。

地理坐标系统与投影坐标系统的区别

地理坐标系统简介 2008-01-28 14:34 地理坐标系，也可称为真实世界的坐标系，是用于确定地物在地球上位置的坐标系。一个特定的地理坐标系是由一个特定的椭球体和一种特定的地图投影构成，其中椭球体是一种对地球形状的数学描述，而地图投影是将球面坐标转换成平面坐标的数学方法。绝大多数的地图都是遵照一种已知的地理坐标系来显示坐标数据。 1．地球椭球体 地球是一个表面很复杂的球体，人们以假想的平均静止的海水面形成的“大地体”为参照，推求出近似的椭球体，理论和实践证明，该椭球体近似一个以地球短轴为轴的椭园而旋转的椭球面，这个椭球面可用数学公式表达，将自然表面上的点归化到这个椭球面上，就可以计算了。下面列举了一些常用的一些椭球及参数： 1）海福特椭球(1910) 我国52年以前采用的椭球 a=6378388m b=6356911.9461279m α=0.33670033670 2）克拉索夫斯基椭球(1940 Krassovsky) 北京54坐标系采用的椭球 a=6378245m b=6356863.018773m α=0.33523298692 3）1975年I.U.G.G推荐椭球(国际大地测量协会1975) 西安80坐标系采用的椭球 a=6378140m b=6356755.2881575m α=0.0033528131778 4）WGS-84椭球(GPS全球定位系统椭球、17届国际大地测量协会) WGS-84坐标系椭球 a=6378137m b=6356752.3142451m α=0.00335281006247 最常用的地理坐标系是经纬度坐标系，这个坐标系可以确定地球上任何一点的位置，如果我们将地球看作一个椭球体，而经纬网就是加在地球表面的地理坐标参照系格网，经度和纬度是从地球中心对地球表面给定点量测得到的角度，经度是东西方向，而纬度是南北方向，经线从地球南北极穿过，而纬线是平行于赤道的环线。地理坐标可分为天文地理坐标和大地地理坐标：天文地理坐标是用天文测量方法确定的，大地地理坐标是用大地测量方法确定的。我们在地球椭球面上所用的地理坐标系属于大地地理坐标系，简称大地坐标系。 确定椭球的大小后，还要进行椭球定向，即把旋转椭球面套在地球的一个适当的位置，这一位置就是该地理坐标系的“坐标原点”，是全部大地坐标计算的起算点，俗称“大地原点”。 需要说明的是经纬度坐标系不是一种平面坐标系，因为度不是标准的长度单位，不可用其量测面积长度；平面坐标系(又称笛卡儿坐标系)，因其具有以下特性：可量测水平X方向和竖直Y方向的距离，可进行长度、角度和面积的量测，可用不同的数学公式将地球球体表面投影到二维平面上而得到广泛的应用。而每一个平面坐标系都有一特定的地图投影方法。 2．地图投影 是为解决由不可展的椭球面描绘到平面上的矛盾，用几何透视方法或数学分析的方法，将地球上的点和线投影到可展的曲面(平面、园柱面或圆锥面)上，将此可展曲面展成平面，建立该平面上的点、线和地球椭球面上的点、线的对应关系。

地形图的识别

地形图的识别 2. 等高线的特点 根据等高线表示地貌的原理，从图18可以看出这样几个特点: 等高线都是闭合曲线，同一条等高线上任何一点的高程都是相等的； 等高线多，山就高，等高线少，山就低； 等高线密，坡度陡，等高线稀，坡度缓； 等高线的弯曲形状和相应实地地貌形态保持水平相似的关系。 对于同一地形而言，等高线的多少，取决于等高距的大小。等高距大，等高线就稀少，地貌显示就简略；等高距小，等高线就密集，地貌显示就详细。为了制图方便，利于用图，应选择适当的等高距。我军基本比例尺地形图的等高距规定为: 比例尺1:1万1:2.5万1:5万1:10万1:20万 等高距 2.5米5米10米20米40米 3. 等高线的种类 在地形图上，我们所看到的等高线，为何有细的，有粗的，还有断续的?这是为了更好地表示地形和用图的方便而规定的。 凡是按规定的等高距测绘的等高线，都叫基本等高线，又称

首曲线，是用细实线表示的； 为了便于计算高程，把首曲线每逢五条或十条加粗描绘一条，叫做加粗等高线，例如，一座一千米的高山，在1:5万图上，就要画一百条首曲线，计算高程时，如果一条一条地数，就很不方便，有了加粗等高线，就能一五一十地数，计算就方便了，所以，又叫计曲线。 因为地貌起伏变化多端，用首曲线往往不能详细表示地貌的细部特征，就在首曲线的中间加绘长虚线，表示其细部，这叫半距(基本等高距的二分之一)等高线，也叫间曲线。 有些地方的细貌，用间曲线仍然显示不出来时，就在四分之一等高距的位置上用短虚线表示其细貌，补助间曲线的不足，所以叫做补助等高线，又叫助曲线。 间曲线与助曲线，线段不长，只在倾斜变换和地形复杂的地方用，如丘陵地区的地图上使用较多。 用等高线表示地貌，是一种比较科学的方法，具有图形简单、便于计算、清晰醒目等优点。但也有不足之处，例如，因为等高线是按一定的等高距测绘的，有些细貌可能被舍去；不能完全逼真地反映地貌的细部和景观；立体感不够明显，给判读带来一定的困难。用图时，既要掌握它的特点，也要知道它的不足之处，才能更好地发挥地形图的作用。 4. 怎样识别地貌 我们懂得了等高线表示地的原理和特点，就有了判读地貌的

卫星影像地图坐标系解读

北京揽宇方圆信息技术有限公司 卫星影像地图坐标系解读 什么是大地坐标系？ 大地坐标系是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系。地面点的位置用大地经度、大地纬度和大地高度表示。大地坐标系的确立包括选择一个椭球、对椭球进行定位和确定大地起算数据。一个形状、大小和定位、定向都已确定的地球椭球叫参考椭球。参考椭球一旦确定，则标志着大地坐标系已经建立。 北京54坐标系 新中国成立后，很长一段时间采用1954年北京坐标系统，它与苏联1942年建立的以普尔科夫天文台为原点的大地坐标系统相联系，相应的椭球为克拉索夫斯基椭球。到20世纪80年代初，我国已基本完成了天文大地测量，经计算表明，54坐标系统普遍低于我国的大地水准面，平均误差为29米左右。 西安80坐标系 1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。 地心坐标系 以地球的质心作为坐标原点的坐标系称之为地心坐标系，即要求椭球体的中心与地心重合。人

造地球卫星绕地球运行时，轨道平面时时通过地球的质心，同样对于远程武器和各种宇宙飞行器的跟踪观测也是以地球的质心作为坐标系的原点，参考坐标系已不能满足精确推算轨道与跟踪观测的要求。因此建立精确的地心坐标系对于卫星大地测量、全球性导航和地球动态研究等都具有重要意义。 WGS－84坐标系 WGS－84坐标系是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轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的协议子午面和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。这是一个国际协议地球参考系统（ITRS），是目前国际上统一采用的大地坐标系。

地形图识图

地形图识图 参加定向越野运动，首先必须学看地形图。 地形图(以下简称地图)则是按一定的比例尺，表示地貌、地物平面位置和高程的投影图。地形：是地貌和地物的总称。 地貌：是地表平坦起伏的自然状态。如山地、丘陵、平原等。 地物：是分布在地面上人工或自然的固定性物体。如江河、湖泊、道路、村庄等。 定向越野所用的地图是由地图比例尺、地物符号、地貌符号、指北方向线和图例注记五大要素组成。 （一）、地图比例尺 地图上某线段长与相应实地水平距离之比，叫地图比例尺。即： 地图比例尺＝图上长:相应实地水平距离 例如，某幅地图的图上长1cm，相当于实地水平距离10000cm，则此幅地图的比例尺为1:10000。 1、地图比例尺的大小 地图比例尺的大小通常依比值大小来衡量，比值大，比例尺就大。如1:10000就大于 1:15000。 图幅面积相等的地图，比例尺越大，其图幅所包括的实地范围就越小，图上显示的内容就越详细。如1:10000地图上的1平方厘米相当于实地10000平方米，1:100000地图上的1平方厘米相当于实地1000000平方米。 国际定联规定，定向越野一般采用1:15000比例尺地图，为适应特殊地形的需要，也可使用其它比例尺地图。根据我国的现有条件，以采用1:10000比例尺地图为宜。 2、地图比例尺的表示形式 定向越野地图上的比例尺，一般是用数字比式表示，如1:10000。个别地图除用数字比式表示外，还绘有图解比例 3、图上量读实地距离 （1）、用直尺量算：先用直尺量取图上两点长度，然后依据地图比例尺按公式计算。 计算公式为：实地距离＝图上长×比例尺分母 如在1:10000地图上量取两点长度为1.2CM，则 实地水平距离＝l.2×10000＝120(M) （2）、目估法：即先估计图上两点长度，尔后按公式计算。 定向越野时，一般是在运动中求实地距离，主要是采用目估法。图上距离越长，估计误差就越大，可以采用分段目估。 图上量取的距离，都是水平距离，而实地总是起伏不平的，实际距离往往大于水平距离。因此在计算实地距离时，须将图上量得的距离加上适当的改正数。定向越野时通常是按地貌的起伏程度，依据经验数据改正（见表）。地形种类改正系数 微丘地10%-15% 丘陵地15%-20%

地形图识别基础知识

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地形图识别基础知识一、地形图的含义 地形图是表示地形、地物的平面图件，是用测量仪器把实地测量出来，并用特定的方法按一定比例缩绘而成的。它是地面上地形和地物位置实际情况的反映。 二、地形图的图外注记 1、图名：图名通常是用图内最重要的地名来表示。从图名上大致可判断地形图所在的范围。 2、图号：根据地形图分幅和编号方法编定。 ①1：100万，纬差4°，经差6°； ②1：10万，纬差20′，经差30′； 一幅1：100万地形图可分成12×122=144幅1：10万地形图。 ③1：1万，纬差2′30″，经差3′45″；一幅1：10万地形图可分8×8=64幅1：1万地形图。如：G-49-126-（45） 3、接图表：标示本图幅与相邻图幅的关系。 4、图廓：地形图边界，内有经纬度和纵横坐标（公里网）。 5、比例尺：地形图上任意一线段的长度与地面上相应线段的水平距离之比。1 ??数字比例尺：如：1：10000，10000 ?图示比例尺：标上一个基本单位长度所表示的实地距离。 6、地形图的方向：一般地形图方向为上北下南，右东左西。 三.地物符号 地形图中各种地物是以不同符号表示出来的，有以下三种：

（1）比例符号是将实物按照图的比例尺直接缩绘在图上的相似图形，所以也称为轮廓符号。 （2）非比例符号当地物实际面积非常小，以致不能用测图比例尺把它缩绘在图纸上，常用一些特定符号标注出来它的位置。 （3）线性符号（半比例符号）长度按比例，而宽窄不能按比例的符号，某种地物成带状或狭长形，如铁路、公路等其长度可按测图比例尺缩绘，宽窄却不按比例尺。 （4）地物注记用文字、数字或特有符号对地物加以说明。如地物名称、江河流向、森林类别等。 四、地貌表示： 地球表面高低起伏的自然形态称地貌。用等高线表示。 1、等高线的定义：高程相等的相邻点连接而成的闭合曲线。 2、等高距：相邻两等高线的高程之差。同一幅图上，等高距相同。 常用的有：0.5m、1m、2m、5m 3、等高线平距：图上相邻两等高线之间的距离。 平距越大的地方坡度越缓，反之，等高线越密的地方坡度越陡。 4、等高线的种类 首曲线：按等高距绘制的等高线； 计曲线：高程能被5整除等高线，加粗描绘； 间曲线：1/2等高距描绘，长虚线表示； 助曲线：1/4等高距描绘，短虚线表示。 5、典型地貌等高线

地理坐标系、大地坐标系与地图投影与重投影详解

地理坐标系、大地坐标系与地图投影与重投影详解 地理坐标系、大地坐标系与地图投影与重投影详解基本概念 首先简单介绍一下地理坐标系、大地坐标系以及地图投影的概念： 地理坐标系：为球面坐标。参考平面地是椭球面，坐标单位：经纬度；投影坐标系：为平面坐标。参考平面地是水平面，坐标单位：米、千米等；地理坐标转换到投影坐标的过程可理解为投影。（投影：将不规则的地球曲面转换为平面）从以上三个概念相应到可以涉及到三个问题： 地理坐标系的定义，即参考椭球面的标准，地球是一个不规则的球形，因此若用经纬度去定义地球上的位置，一定会对地球做了相应的抽象。投影坐标系的定义，在小范围内可以认为大地是平面的，而整体上来说地球是球形的，因此大地坐标对于不同的地区肯定是不一样的。一个坐标系肯定会涉及到坐标原点、坐标轴的位置，这也是大地坐标系需要考虑的问题。从地理坐标到投影坐标是将不规则的球面展开为平面的过程，因此也是一个将曲面拉平的过程。从生活经验中可以看出这是一个无法精确处理的问题（例如，在剥桔子的

时候，如果不破坏橘子皮是无法从原来的“曲面”展开为平面的），这边涉及到了投影方法的问题 针对上面三个问题，本文将一一介绍。对不规则的抽象——地球空间模型 地球的自然表面是崎岖不平的，在地理课本上我们会看到对地球形状的描述：地球是一个两极稍扁，赤道略鼓的不规则球体。 不难看出在地球的自然状态下其表面并不是连续不断的，高山、悬崖的存在，使得地球表面存在无数的凸起和凹陷，因此，对地球表面的第一层抽象，大地水准面即得到了一个连续、闭合的地球表面。大地水准面的定义是：假设当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的曲面，这就是大地水准面。它是重力等位面。 在大地水准面的基础上可以建立地球椭球模型。大地水准面虽然十分复杂，但从整体来看，起伏是微小的，且形状接近一个扁率极小的椭圆绕短轴旋转所形成的规则椭球体，这个椭球体称为地球椭球体。其表面是一个规则数学表面，可用数学公式表达，所以在测量和制图中用它替代地球的自然表面。地球形体的二级逼近。 地球椭球体有3个参数，长半轴，短半轴和扁率。可以想象