北京与80西安坐标系转换.ppt

第三讲 54北京与80西安坐标系转换 主讲 张书煌 全国矿业权实地核查讲座 技术支持 福建省地质遥感与地理信息中心Tel 0591 87329041Email Geo3S 英特网站 一 基本概念 三者坐标间关系 1 1954年北京坐标系 B554 2 1980西安坐标系 XA80 3 2000中国大地坐标系 CGC2000 4 地方独立坐标 一 基本概念 1 1954年北京坐标系 B554 建国初期 为了迅速开展我国的测绘事业 鉴于当时的实际情况 将我国一等锁与原苏联远东一等锁相连接 然后以连接处呼玛 吉拉宁 东宁基线网扩大边端点的原苏联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区一等锁 这样传算过来的坐标系就定名为1954年北京坐标系我国长时间采用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 1 1954年北京坐标系 B554 a 属参心大地坐标系b 采用克拉索夫斯基椭球的两个几何参数c 大地原点在原苏联的普尔科沃d 采用多点定位法进行椭球定位e 高程基准为1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面f 高程异常以原苏联1955年大地水准面重新平差结果为起算数据 按我国天文水准路线推算而得自建立以来 在该坐标系内进行了许多地区的局部平差 其成果得到了广泛的应用 2 1980西安坐标系 XA80 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 采用1975年IUGG IAG第16届大会推荐的地球椭球参数 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 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 一 基本概念 3 2000中国大地坐标系 CGC2000 包括坐标系的原点 三个坐标轴的指向 尺度以及地球椭球的4个基本参数的定义 原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心Z轴由原点指向历元2000 0的地球参考极的方向 该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984 0的初始指向推算 定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面 历元2000 0 的交点 Y轴与Z轴 X轴构成右手正交坐标系采用广义相对论意义下的尺度 2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数的数值为 一 基本概念 3 2000中国大地坐标系 CGC2000 长半轴a 6378137m扁率f 1 298 257222101地心引力常数GM 3 986004418 1014m3s 2自转角速度 7 292l15 10 5rads 1 一 基本概念 三者坐标间关系 一 基本概念 全国1954年北京坐标系向2000国家大地坐标系转换改正量计算采用两步法 首先计算1954年北京坐标系转换向1980西安坐标系转换改正量 其次计算1980西安坐标系向2000国家大地坐标系转换改正量 最后将两改正量叠加形成1954年北京坐标系向2000国家大地坐标系转换坐标转换改正量 三者坐标间关系 一 基本概念 一 基本概念 已有BJ54国家等级控制点 水准点引用的基础测绘图件采矿区 探矿区自测的基础工程图件全国或省级矿业权核查的基础地理空间数据库 二 矿业实地核查利用资料 涉及坐标要转换的资料有 1 高斯投影正算反算数学公式2 平面相似变换数学模型3 二次多项式拟合模型4 综合法坐标转换模型5 平面四参数转换模型6 二维七参数转换模型7 三维七参数转换模型8 扎利夫改化法转换模型 三 坐标转换模型 1 高斯投影正算反算数学公式 坐标转换模型介绍 2 平面相似变换数学模型 坐标转换模型介绍 3 二次多项式拟合模型 坐标转换模型介绍 4 综合法坐标转换模型 5 平面四参数转换模型 坐标转换模型介绍 6 二维七参数转换模型 坐标转换模型介绍 7 三维七参数转换模型 坐标转换模型介绍 8 扎利夫改化法模型 8 扎利夫改化法模型 资料现状分析技术方法确定转换技术步骤方法一 公共点拟合建模转换计算法方法二 地图格网点改正量计算法 四 转换解决方案 坐标转换技术方法 西安80坐标系与北京54坐标系其实是一种椭球参数的转换 在同一个椭球里的转换都是严密的 而在不同的椭球之间的转换是不严密的 因此不存在一套转换参数可以全国通用的 在每个地方会不一样 因为它们是两个不同的椭球基准两个椭球间的坐标转换 一般而言 比较严密的是用七参数布尔莎模型 即X平移 Y平移 Z平移 X旋转 WX Y旋转 WY Z旋转 WZ 尺度变化 DM 要求得七参数就需要在一个地区有3个以上的已知点 如果区域范围不大 最远点间的距离不大于30km 经验值 可以用三参数 即X平移 Y平移 Z平移 而将X旋转 Y旋转 Z旋转 尺度变化面DM视为0 坐标转换技术方法 一 模型选择全国及省级范围坐标转换选择二维七参数转换模型 省级以下坐标转换可选择三维四参数模型或平面四参数模型 对于相对独立的地方坐标与西安80坐标系的联系可采用平面四参数模型或扎利夫改化法模型 坐标转换技术方法 二 重合点选取坐标重合点可采用在两个坐标系下均有坐标成果的点 但最终重合点还需根据所确定的转换参数 计算重合点坐标残差 根据其残差值的大小来确定 若残差大于3倍中误差则剔除 重新计算坐标转换参数 直到满足精度要求为止 用于计算转换参数的重合点数量与转换区域的大小有关 但不得少于3个 坐标转换技术方法 三 模型参数计算用所确定的重合点坐标 根据坐标转换模型利用最小二乘法计算模型参数 四 转换技术步骤 四 转换技术步骤 四 转换技术步骤 福建省一比十万图幅格网点改正量 四 转换技术步骤 转换技术步骤 坐标转换精度评定坐标转换精度评估方法 四 坐标转换精度评定和评估方法 坐标转换技术方法 坐标转换技术方法 坐标转换精度评定用上述模型进行坐标转换时必须满足相应的精度指标 具体精度评估指标及评估方法见下述分解 选择部分重合点作为外部检核点 不参与转换参数计算 用转换参数计算这些点的转换坐标与已知坐标进行比较进行外部检核 应选定至少6个均匀分布的重合点对坐标转换精度进行检核 坐标转换精度评定 对于1954年北京坐标系 1980西安坐标系与2000国家大地坐标系转换分区转换及数据库转换点位的平均精度应小于图上的0 1mm具体 对于1 5千坐标转换 1980西安坐标系与2000国家大地坐标系转换分区转换平均精度 0 5m 1954年北京坐标系与2000国家大地坐标系转换分区转换平均精度 1 0m 坐标转换精度评定 1 5万基础地理信息数据库坐标转换精度 5 0m1 1万基础地理信息数据库坐标转换精度 1 0m1 5千基础地理信息数据库坐标转换精度 0 5m 坐标转换精度评估方法 依据计算坐标转换模型参数的重合点的残差中误差评估坐标转换精度对于n个点 坐标转换精度估计公式如下 坐标转换精度评估方法 全站仪或GPS配套解算软件商品化专用软件自开发软件 五 坐标转换软件平台 软件推荐 南方CASS7 1测绘电子编辑系统AutodeskMap2004ArcVIEW3 2ArcGISMAP9 1