不同坐标系的转换及其程序设计_毕业论文设计.doc

本科生毕业论文（设计）论 文 题 目： 不同坐标系的转换及其程序设计 姓 名： 学 号： 院 系： 专 业： 班 级： 指 导 教 师： 摘 要随着空间技术的发展，全球一体化的形成，越来越多的要求全球测绘资料形成统一规范，尤其是坐标系统的统一。由于各测量单位工作目的不同，所选择的椭球参考系也会有所不同，出现了许多不同形式的坐标系，例如WGS-84坐标系、国家80坐标系、北京54坐标系、独立地方坐标及各种坐标。在同一坐标系下坐标的表示方式又有空间直角坐标、大地坐标、平面坐标。根据不同的测绘需求，需要将不同的坐标系下的坐标进行相互转换，在这些坐标转换的过程中既会运用到同一坐标系下的坐标转换模型，又会用到不同参考系下各坐标系间的坐标转换模型。 首先本文介绍大地测量学坐标的相关知识，接着介绍了与坐标转换相关的知识以及坐标转换模型（包括同一坐标系下的坐标转换模型和不同参考系下各坐标系间的坐标转换模型），并利用vb语言实现坐标转换的过程。关键词：地球椭球，坐标系，转换模型，坐标转换AbstractAlong with the development of space technology, the formation of global integration, more and more requirements of surveying and mapping material form a unified global standard, especially the unity of the coordinate system. Because each measurement unit work purpose is different, choose the frame of reference ellipsoid would differ, the emergence of many different forms of coordinate system, such as WGS-84 coordinate system, the state 80 coordinate system, Beijing 54 coordinate system, independent local coordinate system and various kinds of urban construction coordinates. In the same coordinate system of representation and coordinate space right-angle coordinate, coordinate, coordinate the earth plane. According to the different needs of surveying and mapping, need different coordinate transformation coordinate system, in which the process of coordinate transformation can use to the same coordinate system coordinate transformation model, and will use different reference frame, the coordinate transformation between the coordinate system model.First of all this paper introduces the geodetic coordinates of relevant knowledge, then introduce the knowledge of coordinate transformation and coordinate transformation model(including the same coordinate system coordinate transformation model and different reference frame, the coordinate transformation between the coordinate system model), and the use of vb language realization of coordinate transformation process.Key words: the earth ellipsoid, coordinate system, transformation model, coordinate transformation摘要IAbstractII1 绪 论11.1研究的背景和意义11.2国内外研究现状11.3研究的主要内容22 相关理论和知识介绍32.1地球椭球32.2 基准42.3建立大地坐标系的基本原理52.3.1椭球定位、定向的概念52.3.2参考椭球定位与定向的实现方法52.3.3多点定位63 坐标系统简介73.1测量常用的坐标系73.1.1大地坐标系73.1.2空间直角坐标系83.1.3平面坐标系83.1.4地方独立坐标系93.2 我国常用的坐标系统93.2.1 1954年北京坐标系103.2.2 1980年国家大地坐标系113.2.3 1954年北京坐标系（整体平差转换值）113.2.4 WGS-84世界大地坐标系123.2.5 2000国家大地坐标系124 坐标转换理论与程序设计144.1坐标转换的基本概念144.2坐标系转换的模型144.2.1同一参考椭球下大地坐标系与空间直角坐标系的相互转换144.3基准转换的模型174.3.1不同地球椭球坐标系的空间三参数或七参数转换175 全文总结20参考文献21附 录22致谢32IV不同坐标系的转换及其程序设计1 绪 论1.1研究的背景和意义随着大地测量学，卫星大地测量学，摄影测量学的发展和电子计算机的普及，对各种坐标系的研究变得越来越重要了。精确地测量，计算和表示点的坐标，为各种比例尺地形图和大型工程测量提供控制，大地坐标系作为大地测量基准的一部分，一直是大地测量中最基本的问题。按其原点相对地球质心的位置，大地坐标系可为局部坐标系和地心坐标系。过去由于科技水平的制约，人类不能精确地确定地心的位置，局部坐标系无疑是国家和地区的惟一选择。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，甚至在有些应用中完全失去了意义。单纯采用目前参心、二维、低精度、静态的大地坐标系统和相应的基础设施作为中国现行应用的测绘基准，必然会带来越来越多的不协调问题新形势下，测量坐标系问题显得越来越突出，使用地心坐标系的要求也越来越迫切。世界许多发达国家和地区都开始采用地心坐标。信息时代的控制测量仪器和测量系统已形成数字化，智能化和集成化的新发展态势，空间测量和地面测量仪器和测量系统出现互补共荣的新的发展格局；传统的大地测量技术发生了质的变化，传统的测绘行业逐渐向地理信息化产业转换，工作重点已经由外业转为内业处理。在实际测量中由于经济条件和环境条件的的限制，测量工作者在选取坐标系的时候往往会正对实际情况选着最实用的坐标系，这就对软件提出了新的要求，需要数据处理的时候进行转换。由于各种转换模型的相继推出，对我们测量工作者来说，了解这些转换的原理和数据的处理的过程方法是必要的。1.2国内外研究现状自60年代以来,各国大地测量学者,经过大量研究,提出了多种坐标转换模型及多种解算方法, 北美1927基准面(基于克拉克1966椭球体与北美1983基准面(基于GRS1980椭球体)之间坐标转换是根据研究区内一系列已知点的大地坐标或网格坐标改正量进行插值进行的坐标系转换；英国采用北向与东向的双线性网格插值进行坐标转换；挪威在海岸带调查中，采用经纬度多项式用于坐标系转换这种方法进行新（ED87欧洲1987基准面）、旧(ED50欧洲1950基准面)坐标系之间的转换；欧洲石油勘探组织(EPSG)对新、旧坐标系采用“双线性插值”进行坐标转换。在国内空间三维直角坐标转换中,通常采用7参数布尔沙沃尔夫模型、莫洛金斯基模型和范式模型，并且刘经南院士和其同事在对这三种传统转换模型进行分析的基础上，从理论和实践上证明了这三个模型的等价性，并在此基础上他还提出了第4个等价模型“武测模型”，这些模型虽然表示形式上略有差异，但从坐标转换的最终结果而言，他们是等价的。1.3研究的主要内容测量坐标转换问题在测量工程中经常遇到，其计算过程比较繁琐，采用手动计算式相当麻烦，国内的许多坐标软件都有一个缺点操作界面过于复杂，操作起来也很繁琐，为了提高软件的交互性和实用性，我采用VB实现这一目的。本文首先介绍研究的背景和意义，国内外研究现状，接着对国内外有关空间三维直角坐标系做了系统概述，接着介绍了与坐标转换相关的知识以及坐标转换模型，并用VB设计了相关程序，最后是全文总结。2 相关理论和知识介绍由于当今世界上有着有许多的参心坐标系和地心坐标系等，所以对于地球表面上的任一一点P，表述改点坐标的方式有很多。因此对于地面上一点，由于所选择的坐标系不同，其表达方式也会不同。而且，即使使用同一坐标系，也会有不同的表达方式。想要弄清楚它们之间的联系，那么就会涉及到坐标转换的问题。坐标系统之间的坐标转换既包括不同的参心坐标之间的转换，或者不同的地心坐标系之间的转换，也包括参心坐标系与地心坐标系之间的转换以及同一坐标系下的直角坐标与大地坐标之间的坐标转换，还有大地坐标与高斯平面坐标之间的坐标转换等。2.1地球椭球由于地球内部质量分布不均，导致大地体其实是一个不平的似球体，经过长期的理论研究和实践认为，当一个通过南北两极的子午圈，绕地球南北极旋转一周而形成一个椭球体，用这个椭球面来代替大地水准面，是一个很理想的计算基准面。一个与大地体符合最好，最接近地球大小和形状的旋转椭球，称为总地球椭球体。其具体条件为：1.总地球椭球体的体积与大地体的体积一致，而且其表面与大地水准面之间的差距的平方和最小。2.总地球椭球体的总质量与地球的总质量一致，而且其中心与地球重心相重合，总地球椭球的赤道面也应该与地球的赤道一致。3.总地球椭球体的旋转角速度与地球的旋转角速度一致。在众多椭球体中，WGS-84椭球体被认为符合上述条件最好的椭球，由于经典大地测量技术存在一定的局限性，大地测量工作者算出一个涵盖整个大陆和海洋的总地球椭球，而是根据本国的测绘成果推求出一个最能表达本国或者是本地区的地球椭球体，就是所谓的参考椭球。地球表面、大地水准面和椭球面三者的关系及偏差如下图所示图2-1 地球三个面及其偏差2.2 基准所谓基准是指为描述空间位置而定义的点线面。而大地测量基准是指用以描述地球形状的地球椭球参数，包含描述地球椭球几何特征的长短半轴和物理特征的有关参数、地球在空间的定位及定向以及描述这些位置所采用的单位长度的定义。不同的坐标系统会使用的基准也不同。在大地测量中，根据参考椭球所选原点位置不同，可以分为地心坐标系和参心坐标系。地心坐标系是以地球的质心为原点，同样有地心大地坐标系和地心空间直角坐标系两种表述方法。地心空间直角坐标系的定义为:以地球质心为原点，X轴指向格林尼治子午面与地球赤道的交点，Z轴指向北极，Y轴过原点垂直于平面XOZ，构成右手空间直角坐标系。地心大地坐标系定义为：以地球的质心作为原点，以地球自转轴作为椭球的短轴，大地纬度B是过地面点的椭球法线与椭球赤道面之间的夹角，大地经度L为过地面点的椭球子午面与格林尼治子午面之间的夹角，大地高度H为地面点沿椭球法线到椭球面的最短距离。参心坐标系是这样定义的：选取一个参考椭球面作为基本的参考面，选一参考点作为大地测量的起算点，并且通过大地的质点来进行测量，从而确定参考椭球在地球面的位置和方向。这时参考椭球的原点一般不会和地球质心重合，所以称为参心。参心坐标主要用于大地测量中，如测量某一地区的控制网等，所以又称局部坐标。它同样具有参心大地坐标系和参心直角坐标系两种表述方法，它们的定义与地心坐标系的定义相似。2.3建立大地坐标系的基本原理2.3.1椭球定位、定向的概念大地坐标系是建立在一定的大地基准上的用于表达地球表面空间位置及其相对关系的数学参照系，这里所说的大地基准是指能够最佳拟合地球形状的地球椭球的参数及椭球定位和定向。椭球定位是确定椭球中心的位置,可分为两类:局部定位和地心定位。局部定位要求在一定范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合,而对椭球的中心位置无特殊要求；地心定位要求在全球范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合,同时要求椭球中心与地球质心一致或最为接近。椭球定向是指确定椭球旋转轴的方向,不论是局部定位还是地心定位,都应满足两个平行条件:椭球短轴平行于地球自转轴;大地起始子午面平行于天文起始子午面具有确定参数(长半径a和扁率),经过局部定位和定向,同某一地区大地水准面最佳拟合的地球椭球,叫做参考椭球。除了满足地心定位和双平行条件外,在确定椭球参数时能使它在全球范围内与大地体最密合的地球椭球,叫做总地球椭球。2.3.2参考椭球定位与定向的实现方法建立（地球）参心坐标系，需进行下面几个工作：选择或求定椭球的几何参数（长短半径）；确定椭球中心位置（定位）；确定椭球短轴的指向（定向）；建立大地原点。参考椭球定位定向方法选定某一适宜的点K作为大地原点，在该点上实施精密的天文测量和高程测量，由此得到该点的天文经度 ，天文纬度，至某一相邻点的天文方位角和正高得到K点相应的大地经度，大地纬度 ，至某一相邻点的大地方位角和大地高 （2.1） 2.3.3多点定位一点定位的结果在较大范围内往往难以使椭球面与大地水准面有较好的密合。所以在国家或地区的天文大地测量工作进行到一定的时候或基本完成后，利用许多拉普拉斯点（即测定了天文经度、天文纬度和天文方位角的大地点）的测量成果和已有的椭球参数，按照广义弧度测量方程按=最小或=最小）这一条件，通过计算进行新的定位和定向，从而建立新的参心大地坐标系。按这种方法进行参考椭球的定位和定向，由于包含了许多拉普拉斯点，因此通常称为多点定位法。多点定位的结果使椭球面在大地原点不再同大地水准面相切，但在所使用的天文大地网资料的范围内，椭球面与大地水准面有最佳的密合。3 坐标系统简介所谓坐标系指的是描述空间位置的表达形式,即采用什么方法来表示空间位置。人们为了描述空间位置,采用了多种方法,从而也产生了不同的坐标系。3.1测量常用的坐标系3.1.1大地坐标系空间大地坐标系以大地经度L，地纬度B，大地高H来表示空间某一点的位置。地面上P点的大地子午面NPS与起始大地子午面所构成的二面角L，叫做P点的大地经度，有起始子午面起算，向东为正，成为东经，向西为负，称为西经，P点对于椭球的法线PK与赤道面的夹角B，叫做P点的大地纬度，有赤道面起算，向北为正，称为北纬，向南为负，称为南纬，如3-1图所示图3-1 大地坐标示意图P点沿法线到椭球面的距离H，叫大地高，从椭球面起算，向外为正，向里为负。GPS测量出来的高程为大地高，与我们所选要的正常高存在高程异常。大地高H与水准测量中的正常高或正高有以下关系H（大地高）=（正常高）+（高程异常） 图3-2 大地水准面的差距3.1.2空间直角坐标系空间直角坐标系的坐标原点与参考椭球的中心重合，Z轴正向指向参考椭球的北极，X轴正向指向起始子午面与赤道的交点，Y轴按右手系与X轴呈9 0夹角且位于赤道面上。某点在空间中的坐标可用该点在此空间坐标系的各个坐标轴上的投影来表示，如图所示: 图3-3 空间直角坐标系示意图3.1.3平面坐标系平面直角坐标系是利用投影，将空间坐标(空间直角坐标或空间大地坐标)通过某种数学变换映射到平面上，这种变换称为投影变换。投影变换的方法有很多，如Lambuda投影，UTM投影等，在我国一般采用的是高斯一克吕格投影，也称为高斯投影。地形测图以及许多的测量定位应用在现实中是我们常见的平面直角坐标。对于一个国家或较大区域，应按照一定的数学法则将参考椭球面上的各点的大地经纬度投影为平面上相对应点的平面直角坐标。由于地球椭球面是不可展曲面，所以无论采用什么样的投影都会产生一定变形。投影变形一般分为长度变形，角度变形和面积变形这三种。根据制测量的任务和目的应当采用等角投影(又称正形投影)。在采用的正形投影时，还要求长度和面积变形不大，并且能用简单的公式来计算这些变形而带来的改正数。为了解决这些的矛盾，测量上往往是将一个大的区域按照一定规律分成若干个小的区域(或带)。每个区域单独投影，并组成自身的直角坐标系，然后，在将这些带用简单的数学方法联系起来，从而组成同一系统。目前测量上广泛采用的是高斯投影，它是一种正形投影，它的特点是：没有角度变形，在不同点上的长度比随点位而异，但在同一点上各方向的长度比相同。高斯-克吕格正形投影又称横轴椭圆柱投影，即椭圆柱内面横套在地球椭球的外表面，椭圆柱的中心通过椭球的中心，并在某一中央子午线上相切，该中央子午线就是高斯平面直角坐标系的X轴，X轴没有长度变形，赤道在椭圆柱上的投影是高斯平面直角坐标系的Y轴，把椭球柱展开，就得到以(X，Y)为坐标的高斯平面直角坐标系。3.1.4地方独立坐标系在我国，平面坐标主要采用的是高斯投影，在该投影中，除中央子午线外，其它位置上的任何线段，投影后都会产生一定的长度变形，而且变形随离开中央子午线的距离增加而增加。因此，一般采用分带投影的办法，来限制长度变形。我国规定了采用3度带或6度带进行分带投影。在城市、工矿等工程测量中，如果直接在国家分带坐标系中建立控制网，会使地面长度投影的变形较大，当长度变形大于2.5 cm/km时，就难以满足工程上的需要。因此为了满足大比例尺测图和进行施工放样时的需要，必需是基于一个与当地平均海拔高程对应的参考椭球。而且该椭球的扁率、中心、轴向一般与国家参考椭球体相同，但其长半轴则必有一个修正量，这个参考椭球就被称为地方参考椭球。另一些特殊的测量，比如大桥施工测量，水利水坝测量，滑坡变形监测等，采用国家坐标系精度达不到要求，不实用也不方便，常常会建立适合本地区的地方独立坐标系。3.2 我国常用的坐标系统3.2.1 1954年北京坐标系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接，然后以连接处呼玛，吉拉林，东宁基线网扩大边端点的前苏联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年北京坐标系。1954年北京坐标系实际上是前苏联1942年普尔科沃坐标系在我国的延伸，但我国坐标系的大地点高程（1956年黄海高程系）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。特点:u 1954年北京坐标系属于参心坐标系；u 采用克拉索夫斯基椭球参数；u 多点定位:垂线偏差由900个点解得，大地水准面差距由43个点解得；u 大地原点是前苏联的普尔科沃；u 大地点高程是以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准；u 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；u 提供的大地点成果是局部平差结果。 问题和缺点：u 克拉索夫斯基椭球比现代精确椭球相差过大；u 只涉及两个几何性质的椭球参数（a和），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；u 处理重力数据时采用的是赫尔默特1901到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；对应的参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性倾斜，在东部地区高程异常最大达到65米，全国范围平均29米；u 椭球定向不明确，椭球短轴指向既不是CIO,也不是我国的JYD1968.0；u 起始子午面不是国际时间局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；u 坐标系未经整体平差而仅是局部平差成果，点位精度不高，也不均匀；u 名不副实，容易引起一些误解。3.2.2 1980年国家大地坐标系特点：u 1980年国家大地坐标系属参心大地坐标系；u 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；u 多点定位；u 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；u 大地原点在我国中部：陕西省泾阳县永乐镇，简称西安原点；u 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；u 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5万余个点的成果。新问题：u 原来的各种关于椭球参数的用表均要变更u 低等点要重新平差，编撰新的三角点成果表u 地形图图廓线和方里网线位置发生变化，并引起地形图内地形、地物相关位置的改变u 新形势下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系带要求。3.2.3 1954年北京坐标系（整体平差转换值）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，其坐标值仍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年国家大地坐标系坐标轴相互平行，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年北京坐标系局部平差坐标值相差较小。特点：u 属参心大地坐标系；长短轴采用克拉索夫斯基椭球参数；u 多点定位，参心虽和1954年北京坐标系参心不相一致，但十分接近；u 定向明确，与1980年国家大地坐标系的定向相同；u 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；u 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；u 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；u 用于测图坐标系，对于1:5万以下比例尺测图，新旧图接边，不会产生明显裂痕。3.2.4 WGS-84世界大地坐标系该坐标系是一个协议地球参考系CTS（Conventional Terrestrial System）,其原点是地球的质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极CTP（Conventional Terrestrial Pole）方向，X轴指向BIH1984.0零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z、X轴构成右手坐标系。WGS-84椭球采用国际大地测量与地球物理联合会第17届大会大地测量常数推荐值 自1987年1月10日之后，GPS卫星星历均采用WGS-84坐标系统。因此GPS网的测站坐标及测站之间的坐标差均属于WGS-84系统。为了求得GPS测站点在地面坐标系（属于参心坐标系）中的坐标，就必须进行坐标系的转换。3.2.5 2000国家大地坐标系2008年3月，由国土资源部正式上报国务院关于中国采用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1日起，中国将全面启用2000国家大地坐标系，国家测绘局受权组织实施。2000国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数如下：长半轴 a=6378137m 扁率f=1/298.257222101 地心引力常数GM=3.9860044181014m3s-2自转角速度=7.292l1510-5rad s-1采用2000国家大地坐标系具有科学意义，随着经济发展和社会的进步，我国航天、海洋、地震、气象、水利、建设、规划、地质调查、国土资源管理等领域的科学研究需要一个以全球参考基准为背景的、全国统一的、协调一致的坐标系统，来处理国家、区域、海洋与全球化的资源、环境、社会和信息等问题，需要采用定义更加科学、原点位于地球质量中心的三维国家大地坐标系。4 坐标转换理论与程序设计4.1坐标转换的基本概念 坐标转换是测绘实践中经常遇到的重要问题之一。 坐标转换通常包含两层含义：坐标系变换和基准变换。 坐标系变换：就是在同一地球椭球下，空间点的不同坐标表示形式间进行变换。包括大地坐标系与空间直角坐标系的相互转换、空间直角坐标系与站心坐标系的转换、以及大地坐标系与高斯平面坐标系的转换（即高斯投影正反算） 基准变换：是指空间点在不同的地球椭球间的坐标变换。可用空间的三参数或七参数实现不同椭球间空间直角坐标系或不同椭球间大地坐标系的转换。4.2坐标系转换的模型4.2.1同一参考椭球下大地坐标系与空间直角坐标系的相互转换（1）大地坐标系转换为空间直角坐标系（BLHXYZ） 将同一坐标系下的大地坐标(B,L,H)转换成空间直角坐标(X,Y,Z)的转换公式为： （4.1） 式中，e为第一偏心率；N为卯酉圈的半径；b为短半轴；a为参考椭球长半轴；b为短半轴；并且有若点在椭球面上，则大地高H=0，式可简化为： （4.2） （2）空间直角坐标系转换为大地坐标系（ XYZ BLH ）将同一坐标系下的空间直角坐标(X,Y,Z转换为大地坐标(B,L,H)的公式为： （4.3） 在使用上式进行空间直角坐标到大地坐标的转换时，因为计算大地纬度B时需要用到大地高H，而计算大地高时又需要用到大地纬度B。因此不能直接计算出大地坐标，而需要采用迭代计算的方法。具体计算时，可先根据下式求出大地纬度B的初值:然后利用该初值代入公式来求大地高H,N的初值，再利用所求出的大地高H和N的初值代入公式中再次求出B值。再将B代入公式求H和N,如此反复，直至求出的B,H,N收敛为止。也可以采用下面的算法直接将空间直角坐标转换为大地坐标: （4.4）e为参考椭球的第二偏心率。在主要代码如下：各椭球参数：PI = 3.14159265358979XAa = 6378140: XAb = 6356755.28815753: XAc = 6399596.65198801: XAe2 = 0.006694384999588: XAe12 = 0.006739501819473BJa = 6378245: BJb = 6356863.01877305: BJc = 6399698.90178271: BJe2 = 0.006693421622966: BJe12 = 0.006738525414683WGSa = 6378137: WGSb = 6356752.3142: WGSc = 6399593.6258: WGSe2 = 0.0066943799013: WGSe12 = 0.00673949674227度分秒转换下弧度：s = Val(Txt)du = Fix(s)fe = Fix(s - du) * 100)mi = Round(s - du - fe * 0.01) * 10000, 4)Rad = (du + fe / 60 + mi / 3600) * PI / 180程序设计界面如下： 每一个国家大地坐标系都有自己的基准参数，每一个坐标系都有几种表现形式，如上图所示，可以用B、L、H表示也可以用X、Y、Z所示，只要知道椭球参数利用公式即可实现这转换。利用VB实现大地坐标与空间直角坐标的转换程序直观易懂，操作方便，在日常的测绘工作中这种类似程序并不经常，程序的缺陷没有把经纬度转换成度分秒。4.3基准转换的模型4.3.1不同地球椭球坐标系的空间三参数或七参数转换 不同地球椭球之间的坐标系转换实际上是不同基准之间的转换。 不同基准之间的转换方法很多，可以通过空间变换的方法实现，亦可用平面变换方法进行。下面介绍七参数布尔莎模型 设两不同地球椭球的对应的两个空间直角坐标系间有7个转换参数： 3个平移参数（原点不重合产生）； 3个旋转参数（坐标轴不平行产生）； 1个尺度参数（两坐标系间的尺度不一致产生）。见下图设（XA，YA，ZA）为某点在A空间直角坐标系中的三维坐标，（XB，YB，ZB）为某点在B空间直角坐标系中的三维坐标，（X0， Y0， Z0）为某点从A空间直角坐标系转换到B空间直角坐标系中的三个平移参数，（ X， Y， Z ）为某点从A空间直角坐标系转换到B空间直角坐标系中的三个旋转参数，K为某点从A空间直角坐标系转换到B空间直角坐标系中的三个尺度参数。则点从A空间直角坐标系转换到B空间直角坐标系中的模型为式中：程序设计界面如下：5 全文总结椭球面上的点位可在各种坐标系中表示，由于所用坐标系不同，表现出来的坐标值也不同。在实际应用中，要想对不同测量坐标系下的坐标进行综合处理，使他们之间有所联系，必然会涉及到测量坐标转换问题。测量坐标转换包含测量坐标系转换和测量坐标基准转换两个方面内容。测量坐标系转换是指在同一参考椭球下，空间点的不同坐标形式间的坐标转换。测量坐标基准转换是指不同基准下测量坐标之间的转换，其关键在于确定坐标转换参数。由于本人的知识水平和计算机编程语言掌握的有限，论文还存在许多不足之处，本文存在不足建议在以下方面继续做工作：（1）本文主要只介绍几种转换模型，还有其他的几种模型有待去实现。（2）对这些模型和公式的具体适用在什么情况以及他们的优缺点要有详细阐明。（3）对程序界面设计功能进行完善，以更好的为用户使用。（4) 在编程方面应多下功夫以实现各种坐标系统之间的转换。参考文献1 孔祥元，郭际明，刘宗泉.大地测量学基础M.武汉：武汉大学出版社，2009.2 李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理M.武汉：武汉大学出版社，2005.3 刘大杰，白征东等.大地坐标转换与GPS控制网平差计算及软件系统M.同济大学出版社，1997：16-23.4 潘正风，程效军，成枢，王腾军，宋伟东，邹进贵.数字测图原理与方法M.武汉：武汉大学出版社，2009.5 沈云中.独立坐标系中GPS网的坐标变换方法.工程勘察，1998(1).6 朱华统. 大地坐标系的建立M. 北京:测绘出版社,1986.7 徐仕琪，张晓帆，周可法，赵同阳.关于利用七参数法进行WGS84和BJ54坐标转换问题的探讨J.测绘与空间地理信息，2007,308 曾文宪,陶本藻. 3维坐标转换的非线性模型J.武汉大学学报(信息科学版),2003,28(5):566-568.9 韩晓冬，陶华学，董军. 空间直角坐标系非线性坐标转换模型J.工程勘察，2002,(5):27-30.10 朱华统，杨元喜，吕志平.GPS坐标系统的变换M.北京：测绘出版社，1994.11朱华统，大地坐标系的建立M，测绘出版社，2008.5，19-2012孙建，北京54坐标系中的坐标计算J，水运工程，2010.2,2513宁津生，现代大地测量参考系统J，测绘学报，2012.5,5-714周崇山、李红波、刘伟，测量中坐标转换计算程序的开发及应用J，江西科学，2011，29.1-3。15洪大永.GPS全球定位系统技术及其应用M.厦门大学出版社.2010，32-35.附 录大地坐标与空间直角坐标相互转换程序 Public XAa, XAb, XAc, XAe2, XAe12 As Double Public BJa, BJb, BJc, BJe2, BJe12 As Double Public WGSa, WGSb, WGSc, WGSe2, WGSe12 As Double Public PI As Double Private Sub Command1_Click() Dim a, e2, N, Ba, Br, La, Lr, H, X, Y, Z, tgB, tgB1 As Double a = BJa e2 = BJe2 H = Val(Text3.Text) Br = Rad(Text1.Text) Lr = Rad(Text2.Text) N = a / Sqr(1 - e2 * (Sin(Br) 2) X = (N + H) * Cos(Br) * Cos(Lr) Y = (N + H) * Cos(Br) * Sin(Lr) Z = (N * (1 - e2) + H) * Sin(Br) Text4.Text = Round(X, 3) Text5.Text = Round(Y, 3) Text6.Text = Round(Z, 3) End Sub Private Sub Command2_Click() Dim B(), tgB() As Double Dim Ba, Br, La, Lr, c, p, k, t0, t1, t2 As Double a = BJa e2 = BJe2 e12 = BJe12 X = Val(Text4.Text) Y = Val(Text5.Text) Z = Val(Text6.Text) c = a * Sqr(1 + e12) p = (c * e2) / Sqr(X 2 + Y 2) k = 1 + e12 t0 = Z / Sqr(X 2 + Y 2) t1 = t0 + (p * t0) / Sqr(k + t0 2) Do Until Abs(t1 - t2) = 0 t1 = t2 t2 = t0 + (p * t1) / Sqr(k + t1 2) Loop Br = Atn(t2) Lr = PI + Atn(Y / X) w = Sqr(1 - e2 * (Sin(Br) 2) N = a / w H = Sqr(X 2 + Y 2) / Cos(Br) - N Ba = Txt(Br) La = Txt(Lr) Text1.Text = Ba Text2.Text = La Text3.Text = H End Sub Private Sub Command3_Click() Dim a, e2, N, Ba, Br, La, Lr, H, X, Y, Z, tgB, tgB1 As Double a = XAa e2 = XAe2 H = Val(Text3.Text) Br = Rad(Text1.Text) Lr = Rad(Text2.Text) N = a / Sqr(1 - e2 * (Sin(Br) 2) X = (N + H) * Cos(Br) * Cos(Lr) Y = (N + H) * Cos(Br) * Sin(Lr) Z = (N * (1 - e2) + H) * Sin(Br) Text4.Text = Round(X, 3) Text5.Text = Round(Y, 3) Text6.Text = Round(Z, 3) End Sub Private Sub Command4_Click() Dim B(), tgB() As Double Dim Ba, Br, La, Lr, c, p, k, t0, t1, t2 As Double a = XAa e2 = XAe2 e12 = XAe12 X = Val(Text4.Text) Y = Val(Text5.Text) Z = Val(Text6.Text) c = a * Sqr(1 + e12) p = (c * e2) / Sqr(X 2 + Y 2) k = 1 + e12 t0 = Z / Sqr(X 2 + Y 2) t1 = t0 + (p * t0) / Sqr(k + t0 2) Do Until Abs(t1 - t2) = 0 t1 = t2 t2 = t0 + (p * t1) / Sqr(k + t1 2) Loop Br = Atn(t2) Lr = PI + Atn(Y / X) w = Sqr(1 - e2 * (Sin(Br) 2) N = a / w H = Sqr(X 2 + Y 2) / Cos(Br) - N Ba = Txt(Br) La = Txt(Lr) Text1.Text = Ba Text2.Text = La Text3.Text = H End Sub Private Sub Command5_Click() Dim a, e2, N, Ba, Br, La, Lr, H, X, Y, Z, tgB, tgB1 As Double a = WGSa e2 = WGSe2 H = Val(Text3.Text) Br = Rad(Text1.Text) Lr = Rad(Text2.Text) N = a / Sqr(1 - e2 * (Sin(Br) 2) X = (N + H) * Cos(Br) * Cos(Lr) Y = (N + H) * Cos(Br) * Sin(Lr) Z = (N * (1 - e2) + H) * Sin(Br) Text4.Text = Round(X, 3) Text5.Text = Round(Y, 3) Text6.Text = Round(Z, 3) End Sub Private Sub Command6_Click() Dim B(), tgB() As Do