大地測量常用的幾大坐標以及轉換方式

在大地測量學中通常采用的坐標系有大地坐標系，空間直角坐標系，高斯平面直角坐標系等。在同一參考橢球基準下，大地坐標系，空間直角坐標系，高斯平面直角坐標系是等價的，一一對應的，只是不同的坐標表現形式。

1、大地坐標

大地坐標是大地測量的基本坐標系，它是大地測量計算，地球形狀大小研究和地圖編制等的基礎

大地坐標以參考橢球面為基準面的坐標，地面點P的位置用大地經度L、大地緯度B和大地高H表示。大地坐標多應用于大地測量學，測繪學等。

坐標原理：當點在參考橢球面上時，僅用大地經度L和大地緯度B表示。大地經度L是通過P點的大地子午面與起始大地子午面(通過格林尼治天文臺的子午面)之間的夾角。規定以起始子午面起算，向東由0°至180°稱為東經;向西由0°至180°稱為西經。大地緯度B是通過P點的法線與赤道面的夾角，規定由赤道面起算，由赤道面向北從0°至90°稱為北緯;向南從0°到90°稱為南緯。大地高H是地面點沿法線到參考橢球面的距離。

2、空間直角坐標

在衛星大地測量中，常采用空間大地直角坐標系來確定地面點的三維坐標?？臻g直角坐標系的坐標原點位于參考橢球的中心，Z軸與橢球的旋轉軸一致，指向參考橢球的北極; X軸指向起始子午面與赤道的交點，Y軸位于赤道面上，按右手系與X軸正交成90“夾角。

3、高斯平面直角坐標

為了方便工程的規劃、設計與施工，我們需要把測區投影到平面上來，使測量計算和繪圖更加方便。而地理坐標是球面坐標，當測區范圍較大時，要建平面坐標系就不能忽略地球曲率的影響。把地球上的點位化算到平面上，稱為地圖投影。地圖投影的方法有很多，我國采用的是高斯——克呂格投影(又稱高斯正形投影)，簡稱高斯投影。它是由德國數學家高斯提出的，由克呂格改進的一種分帶投影方法。它成功解決了將橢球面轉換為平面的問題。

與數學中的平面直角坐標系不同的是，其x軸為縱軸，上(北)為正，Y軸為橫軸，右(東)為正，方位角是從北方向為準按順時針方向計算出的夾角。

4、坐標轉換

坐標轉換是空間實體的位置描述，是從一種坐標系統變換到另一種坐標系統的過程。通過建立兩個坐標系統之間一一對應關系來實現。是各種比例尺地圖測量和編繪中建立地圖數學基礎必不可少的步驟。

在許多工程測量中，其測量結果往往需要提供地方坐標系的坐標，這時就需要我們把GPS測量的處理結果從WGS84坐標系轉換到地方坐標系中。坐標轉換從方法上講有格網法、多參數法、多元回歸法等。

參數法轉換模型一般有布爾莎模型、莫洛金斯基模型、維斯模型、范氏模型等，但最常用的是布爾莎模型。從精度上講，格網法精度最高，但這種方法受已知條件限制，它需要測區內有足夠多的重合點并且分布均勻。在許多工程測量中，如道路、橋梁、建筑、大壩、隧道測量等，他們需要的是當地坐標系，一般沒有足夠的重復點，所以在工程測量的坐標轉換中，一般很少采用格網法。采用比較多的還是參數法。

目前國內常見的坐標轉換有以下幾種：

1.大地坐標(BLH)對平面直角坐標(XYZ)

常規的轉換應先確定轉換參數，即橢球參數、分帶標準(3度，6度)和中央子午線的經度。橢球參數就是指平面直角坐標系采用什么樣的橢球基準，對應有不同的長短軸及扁率。畫到直角坐標系可以寫為(x+z*acosθ，y+z*asinθ)a，θ為參數。

2.任意兩空間坐標系的轉換

由于測量坐標系和施工坐標系采用不同的標準，要進行精確轉換，必須知道至少3個重合點(即為在兩坐標系中坐標均為已知的點)，再采用布爾莎模型進行求解。

常用的方法有三參數法、四參數法和七參數法。