基本介紹
- 中文名：大地坐標
- 外文名：Geodetic coordinate
- 所屬學科：測繪科學
- 交叉學科：地理科學，大地測量學，測繪學
- 基準面：參考橢球面
- 套用：構建地理信息系統、導航定位等
簡介,原理,大地坐標框架,常用坐標系,北京坐標系,國家大地坐標系,西安坐標系,世界大地坐標系統,坐標變換,
簡介
大地坐標（Geodetic coordinate）是大地測量中以參考橢球面為基準面的坐標，地麵點P的位置用大地經度L、大地緯度B和大地高H表示。大地坐標多套用於大地測量學，測繪學等。
原理
當點在參考橢球面上時，僅用大地經度和大地緯度表示。大地經度是通過該點的大地子午面與起始大地子午面（通過格林尼治天文台的子午面）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。大地緯度是通過該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。大地高是地麵點沿法線到參考橢球面的距離。
大地坐標框架
大地坐標框架除了給測繪和工程提供幾何和物理基準外，它還可以提供全球變化在氣象和地球物理方面的部分監測信息，諸如海平面變化，冰質量的平衡，地表水文的變遷，地球動力學，地殼運動，地形變，大氣降水，電離層變化等等。此外，大地坐標框架也在實際套用方面，如構建地理信息系統、導航定位、衛星定軌等方面提供基準信息。總之大地基準在經濟、社會、科學的發展中發揮越來越重要的基礎保障作用。
常用坐標系
北京坐標系
1954年北京坐標系大地原點在蘇聯，將與蘇聯大地網聯測後我國東北邊境的三個點的坐標作為我國天文大地網起算數據，然後通過天文大地網坐標計算，推算出北京一點的坐標，故命名為北京坐標系。1954北京坐標系是將我國大地控制網與前蘇聯1942年普爾科沃大地坐標系相聯結後建立的我國過渡性大地坐標系。屬於參心大地坐標系，採用了前蘇聯的克拉索夫斯基橢球體。其長半軸a=6378245，扁率f=1/298.3。1954年北京坐標系雖然是蘇聯1942年坐標系的延伸，但也還不能說它們完全相同。
國家大地坐標系
1980年國家大地坐標系採用1975年國際橢球，大地原點在陝西省永樂鎮，橢球面與我國境內的大地水準面密合最佳。1978年，我國決定建立新的國家大地坐標系統，並且在新的大地坐標系統中進行全國天文大地網的整體平差，這個坐標系統定名為1980年西安坐標系。屬參心大地坐標系。
西安坐標系
1980年西安坐標系採用1975國際橢球，以JYD1968.0系統為橢球定向基準，大地原點設在陝西省涇陽縣永樂鎮，採用多點定位所建立的大地坐標系.其橢球參數採用1975年國際大地測量與地球物理聯合會推薦值，它們為:其長半軸a=6378140m;扁率f=1/298.257。
世界大地坐標系統
WGS-84坐標系是世界大地坐標系統，其坐標原點在地心，採用WGS-84橢球。1984世界大地坐標系；WGS-84坐標系是美國國防部研製確定的大地坐標系，是一種協定地球坐標系。WGS-84坐標系的定義是：原點是地球的質心，空間直角坐標系的Z軸指向BIH（1984.0）定義的地極（CTP）方向，即國際協定原點CIO，它由IAU和IUGG共同推薦。X軸指向BIH定義的零度子午面和CTP赤道的交點，Y軸和Z，X軸構成右手坐標系。WGS-84橢球採用國際大地測量與地球物理聯合會第17屆大會測量常數推薦值，採用的兩個常用基本幾何參數：長半軸a=6378137m；扁率f=1:298.257223563。
坐標變換
首先要搞清楚轉換的嚴密性問題，即在同一個橢球里的坐標轉換都是嚴密的，而在不同的橢球之間的轉換這時不嚴密的。例如，由1954北京坐標系的大地坐標轉換到954北京坐標系的高斯平面直角坐標是在同一參考橢球體範疇內的坐標轉換，其轉換過程是嚴密的。由1954北京坐標系的大地坐標轉換到WGS-84的大地坐標，就屬於不同橢球體間的轉換。不同橢球體間的坐標轉換在局部地區的採用的常用辦法是相似變換法，即利用部分分布相對合理高等級公共點求出相應的轉換參數。一般而言，比較嚴密的是用七參數的相似變換法，即X平移，Y平移，Z平移，X旋轉，Y旋轉，Z旋轉，尺度變化K。要求得七參數就需要在一個地區需要3個以上的已知點，如果區域範圍不大，最遠點間的距離不大於30km（經驗值），這可以用三參數，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K視為0，所以三參數只是七參數的一種特例。如果不考慮高程的影響，對於不同橢球體下的高斯平面直角坐標可採用四參數的相似變換法，即四參數（x平移，y平移，尺度變化m，旋轉角度α）。如果用戶要求的精度低於20米，在一定範圍（2*2）內，就直接可以用二參數法（ΔB，ΔL）或（Δx，Δy）修正。但在實際操作中，這也取決於選取的公共點是否合理，並保證其足夠的精度。
