参心坐标系与协议地球坐标系的转换

时间:2015-03-03     点击:加载中   【打印此页】  【关闭

  前面已经讨论过,地球椭球是用来代表地球形状的http://www.rf-gsm.com/news/GPS/391.html,那么它当然是越接近大地水准面越 好,大地测量学中称之为“密合”。在实践上,通常先用重力技术推算出大地水准面,然后 再用数学上的最佳拟合方法计算与大地水准面最密合的旋转椭球体,确定它的形状和大小。 拟合的原则是使全球大地水准面差距平方和最小,即ΣNg 2=min(如图2-7a 所示)。这样确定的椭 球称为总地球椭球(Datum-centered Ellipsoid)或平均地球椭球,总椭球在理论上是唯一的。

  由于总椭球的建立要求全球范围ΣNg 最小,于是有的地方(如海洋)与椭球面非常接近, 差距Ng 较小;有的地方(如青藏高原和喜马拉雅山脉)大地水准面起伏较大,则差距Ng 较 大。后者给该地区测绘成果的归算以及地图投影引来了误差和不便。为了解决这个问题,人 们引入了参心椭球(Local Ellipsoid)。参心椭球只要求在某一特定范围内的ΣNg 2=min(如 图2-7b 所示)。参心椭球的中心一般不与地球质心重合,但要求其短轴平行于自转轴,其起 始大地子午面平行于起始天文子午面(所谓“双平行”条件)。确定了参心椭球的形状、大 小和它的定位、定向,参心坐标系(LECS-Local Ellipsoidal Coordinate System)即告建成。

  19 世纪以来,世界上许多国家和地区都使用各自的参心大地坐标系,纷繁猗错,不胜枚 举。1949 年以后,中国使用的参心大地坐标系主要有两种,一种是1954 年北京坐标系,简 称54 北京坐标系;另一种是1980 年国家大地坐标系,简称80 坐标系。前者采用克拉索夫 斯基椭球(Krasovski Ellipsoid of 1938),椭球参数为长半轴a=6 378 245m,扁率f=1/298.3; 后者采用国际大地测量与地球物理联合会(IUGG-International Union of Geodesy and Geophysics)1975 年推荐的椭球参数,长半轴a=6 378 140m,扁率f=1/298.257。两者相比较, 80 坐标系的椭球参数、椭球定位、椭球面与大地水准面的密合程度以及地心坐标转换参数等 均有较大改善,明显优于54 北京坐标系。

  目前,中国的生产建设多采用1980 年国家大地坐标系,所以在GPS 定位时,有必要将 地面点的WGS-84 坐标转换成80 坐标系下的坐标。假设(x, y, z)80 和(x, y, z)CTS 分别是P 点的参心坐标和协议地球坐标,那么它们的转化可以简单表示如下:

  一般说来,GPS 商用数据处理软件都内置有各国常用的地球参心坐标系转换参数(包括 80 坐标系)。完成坐标转换以后,就可以获得点位在80 坐标系下的坐标了。

(锐峰汇智 http://www.rf-gsm.com/)

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