北京與80西安坐標系轉換.ppt

第三講 54北京與80西安坐標系轉換 主講 張書煌 全國礦業(yè)權實地核查講座 技術支持 福建省地質遙感與地理信息中心Tel 0591 87329041Email Geo3S 英特網(wǎng)站 一 基本概念 三者坐標間關系 1 1954年北京坐標系 B554 2 1980西安坐標系 XA80 3 2000中國大地坐標系 CGC2000 4 地方獨立坐標 一 基本概念 1 1954年北京坐標系 B554 建國初期 為了迅速開展我國的測繪事業(yè) 鑒于當時的實際情況 將我國一等鎖與原蘇聯(lián)遠東一等鎖相連接 然后以連接處呼瑪 吉拉寧 東寧基線網(wǎng)擴大邊端點的原蘇聯(lián)1942年普爾科沃坐標系的坐標為起算數(shù)據(jù) 平差我國東北及東部區(qū)一等鎖 這樣傳算過來的坐標系就定名為1954年北京坐標系我國長時間采用1954年北京坐標系統(tǒng) 它與蘇聯(lián)1942年建立的以普爾科夫天文臺為原點的大地坐標系統(tǒng)相聯(lián)系 相應的橢球為克拉索夫斯基橢球 到20世紀80年代初 我國已基本完成了天文大地測量 經(jīng)計算表明 54坐標系統(tǒng)普遍低于我國的大地水準面 平均誤差為29米左右 1 1954年北京坐標系 B554 a 屬參心大地坐標系b 采用克拉索夫斯基橢球的兩個幾何參數(shù)c 大地原點在原蘇聯(lián)的普爾科沃d 采用多點定位法進行橢球定位e 高程基準為1956年青島驗潮站求出的黃海平均海水面f 高程異常以原蘇聯(lián)1955年大地水準面重新平差結果為起算數(shù)據(jù) 按我國天文水準路線推算而得自建立以來 在該坐標系內進行了許多地區(qū)的局部平差 其成果得到了廣泛的應用 2 1980西安坐標系 XA80 1978年4月在西安召開全國天文大地網(wǎng)平差會議 確定重新定位 建立我國新的坐標系 為此有了1980年國家大地坐標系 采用1975年IUGG IAG第16屆大會推薦的地球橢球參數(shù) 為1975年國際大地測量與地球物理聯(lián)合會第十六屆大會推薦的數(shù)據(jù) 坐標系的大地原點設在我國中部的陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn) 位于西安市西北方向約60公里 故稱1980年西安坐標系 又簡稱西安大地原點 基準面采用青島大港驗潮站1952 1979年確定的黃海平均海水面 即1985國家高程基準 一 基本概念 3 2000中國大地坐標系 CGC2000 包括坐標系的原點 三個坐標軸的指向 尺度以及地球橢球的4個基本參數(shù)的定義 原點為包括海洋和大氣的整個地球的質量中心Z軸由原點指向歷元2000 0的地球參考極的方向 該歷元的指向由國際時間局給定的歷元為1984 0的初始指向推算 定向的時間演化保證相對于地殼不產(chǎn)生殘余的全球旋轉X軸由原點指向格林尼治參考子午線與地球赤道面 歷元2000 0 的交點 Y軸與Z軸 X軸構成右手正交坐標系采用廣義相對論意義下的尺度 2000國家大地坐標系采用的地球橢球參數(shù)的數(shù)值為 一 基本概念 3 2000中國大地坐標系 CGC2000 長半軸a 6378137m扁率f 1 298 257222101地心引力常數(shù)GM 3 986004418 1014m3s 2自轉角速度 7 292l15 10 5rads 1 一 基本概念 三者坐標間關系 一 基本概念 全國1954年北京坐標系向2000國家大地坐標系轉換改正量計算采用兩步法 首先計算1954年北京坐標系轉換向1980西安坐標系轉換改正量 其次計算1980西安坐標系向2000國家大地坐標系轉換改正量 最后將兩改正量疊加形成1954年北京坐標系向2000國家大地坐標系轉換坐標轉換改正量 三者坐標間關系 一 基本概念 一 基本概念 已有BJ54國家等級控制點 水準點引用的基礎測繪圖件采礦區(qū) 探礦區(qū)自測的基礎工程圖件全國或省級礦業(yè)權核查的基礎地理空間數(shù)據(jù)庫 二 礦業(yè)實地核查利用資料 涉及坐標要轉換的資料有 1 高斯投影正算反算數(shù)學公式2 平面相似變換數(shù)學模型3 二次多項式擬合模型4 綜合法坐標轉換模型5 平面四參數(shù)轉換模型6 二維七參數(shù)轉換模型7 三維七參數(shù)轉換模型8 扎利夫改化法轉換模型 三 坐標轉換模型 1 高斯投影正算反算數(shù)學公式 坐標轉換模型介紹 2 平面相似變換數(shù)學模型 坐標轉換模型介紹 3 二次多項式擬合模型 坐標轉換模型介紹 4 綜合法坐標轉換模型 5 平面四參數(shù)轉換模型 坐標轉換模型介紹 6 二維七參數(shù)轉換模型 坐標轉換模型介紹 7 三維七參數(shù)轉換模型 坐標轉換模型介紹 8 扎利夫改化法模型 8 扎利夫改化法模型 資料現(xiàn)狀分析技術方法確定轉換技術步驟方法一 公共點擬合建模轉換計算法方法二 地圖格網(wǎng)點改正量計算法 四 轉換解決方案 坐標轉換技術方法 西安80坐標系與北京54坐標系其實是一種橢球參數(shù)的轉換 在同一個橢球里的轉換都是嚴密的 而在不同的橢球之間的轉換是不嚴密的 因此不存在一套轉換參數(shù)可以全國通用的 在每個地方會不一樣 因為它們是兩個不同的橢球基準兩個橢球間的坐標轉換 一般而言 比較嚴密的是用七參數(shù)布爾莎模型 即X平移 Y平移 Z平移 X旋轉 WX Y旋轉 WY Z旋轉 WZ 尺度變化 DM 要求得七參數(shù)就需要在一個地區(qū)有3個以上的已知點 如果區(qū)域范圍不大 最遠點間的距離不大于30km 經(jīng)驗值 可以用三參數(shù) 即X平移 Y平移 Z平移 而將X旋轉 Y旋轉 Z旋轉 尺度變化面DM視為0 坐標轉換技術方法 一 模型選擇全國及省級范圍坐標轉換選擇二維七參數(shù)轉換模型 省級以下坐標轉換可選擇三維四參數(shù)模型或平面四參數(shù)模型 對于相對獨立的地方坐標與西安80坐標系的聯(lián)系可采用平面四參數(shù)模型或扎利夫改化法模型 坐標轉換技術方法 二 重合點選取坐標重合點可采用在兩個坐標系下均有坐標成果的點 但最終重合點還需根據(jù)所確定的轉換參數(shù) 計算重合點坐標殘差 根據(jù)其殘差值的大小來確定 若殘差大于3倍中誤差則剔除 重新計算坐標轉換參數(shù) 直到滿足精度要求為止 用于計算轉換參數(shù)的重合點數(shù)量與轉換區(qū)域的大小有關 但不得少于3個 坐標轉換技術方法 三 模型參數(shù)計算用所確定的重合點坐標 根據(jù)坐標轉換模型利用最小二乘法計算模型參數(shù) 四 轉換技術步驟 四 轉換技術步驟 四 轉換技術步驟 福建省一比十萬圖幅格網(wǎng)點改正量 四 轉換技術步驟 轉換技術步驟 坐標轉換精度評定坐標轉換精度評估方法 四 坐標轉換精度評定和評估方法 坐標轉換技術方法 坐標轉換技術方法 坐標轉換精度評定用上述模型進行坐標轉換時必須滿足相應的精度指標 具體精度評估指標及評估方法見下述分解 選擇部分重合點作為外部檢核點 不參與轉換參數(shù)計算 用轉換參數(shù)計算這些點的轉換坐標與已知坐標進行比較進行外部檢核 應選定至少6個均勻分布的重合點對坐標轉換精度進行檢核 坐標轉換精度評定 對于1954年北京坐標系 1980西安坐標系與2000國家大地坐標系轉換分區(qū)轉換及數(shù)據(jù)庫轉換點位的平均精度應小于圖上的0 1mm具體 對于1 5千坐標轉換 1980西安坐標系與2000國家大地坐標系轉換分區(qū)轉換平均精度 0 5m 1954年北京坐標系與2000國家大地坐標系轉換分區(qū)轉換平均精度 1 0m 坐標轉換精度評定 1 5萬基礎地理信息數(shù)據(jù)庫坐標轉換精度 5 0m1 1萬基礎地理信息數(shù)據(jù)庫坐標轉換精度 1 0m1 5千基礎地理信息數(shù)據(jù)庫坐標轉換精度 0 5m 坐標轉換精度評估方法 依據(jù)計算坐標轉換模型參數(shù)的重合點的殘差中誤差評估坐標轉換精度對于n個點 坐標轉換精度估計公式如下 坐標轉換精度評估方法 全站儀或GPS配套解算軟件商品化專用軟件自開發(fā)軟件 五 坐標轉換軟件平臺 軟件推薦 南方CASS7 1測繪電子編輯系統(tǒng)AutodeskMap2004ArcVIEW3 2ArcGISMAP9 1