我国常用的投影坐标系_我国常用坐标系和高程系详解
北京54坐標系(BJZ54)
北京54坐標系為參心大地坐標系,大地上的一點可用經度L54、緯度M54和大地高H54定位,它是以克拉索夫斯基橢球為基礎,經局部平差后產生的坐標系。
新中國成立以后,我國大地測量進入了全面發展時期,再全國范圍內開展了正規的,全面的大地測量和測圖工作,迫切需要建立一個參心大地坐標系。由于當時的“一邊倒”政治趨向,故我國采用了前蘇聯的克拉索夫斯基橢球參數,并與前蘇聯1942年坐標系進行聯測,通過計算建立了我國大地坐標系,定名為1954年北京坐標系。因此,1954年北京坐標系可以認為是前蘇聯1942年坐標系的延伸。它的原點不在北京而是在前蘇聯的普爾科沃。
北京54坐標系,屬三心坐標系,長軸6378245m,短軸6356863,扁率1/298.3;
西安80坐標系
1978年4月在西安召開全國天文大地網平差會議,確定重新定位,建立我國新的坐標系。為此有了1980年國家大地坐標系。1980年國家大地坐標系采用地球橢球基本參數為1975年國際大地測量與地球物理聯合會第十六屆大會推薦的數據,即IAG75地球橢球體。該坐標系的大地原點設在我國中部的陜西省涇陽縣永樂鎮,位于西安市西北方向約60公里,故稱1980年西安坐標系,又簡稱西安大地原點。基準面采用青島大港驗潮站1952-1979年確定的黃海平均海水面(即1985國家高程基準)。
西安80坐標系,屬三心坐標系,長軸6378140m,短軸6356755,扁率1/298.25722101
WGS-84坐標系
WGS-84坐標系(WorldGeodeticSystem)是一種國際上采用的地心坐標系。坐標原點為地球質心,其地心空間直角坐標系的Z軸指向國際時間局(BIH)1984.0定義的協議地極(CTP)方向,X軸指向BIH1984.0的協議子午面和CTP赤道的交點,Y軸與Z軸、X軸垂直構成右手坐標系,稱為1984年世界大地坐標系。這是一個國際協議地球參考系統(ITRS),是目前國際上統一采用的大地坐標系。GPS廣播星歷是以WGS-84坐標系為根據的。
WGS84坐標系,長軸6378137.000m,短軸6356752.314,扁率1/298.257223563。
由于采用的橢球基準不一樣,并且由于投影的局限性,使的全國各地并不存在一至的轉換參數。對于這種轉換由于量較大,有條件的話,一般都采用GPS聯測已知點,應用GPS軟件自動完成坐標的轉換。當然若條件不許可,且有足夠的重合點,也可以進行人工解算。
2000國家大地坐標系
英文縮寫為CGCS2000。2000國家大地坐標系是全球地心坐標系在我國的具體體現,其原點為包括海洋和大氣的整個地球的質量中心。2000國家大地坐標系采用的地球橢球參數如下:
長半軸a=6378137m,扁率f=1/298.257222101,
地心引力常數GM=3.986004418×1014m3s-2
自轉角速度ω=7.292l15×10-5rads-1
我國常用高程系
“1956年黃海高程系”,是在1956年確定的。它是根據青島驗潮站1950年到1956年的黃海驗潮資料,求出該站驗潮井里橫按銅絲的高度為3.61米,所以就確定這個鋼絲以下3.61米處為黃海平均海水面。從這個平均海水面起,于1956年推算出青島水準原點的高程為72.289米。
國家85高程基準其實也是黃海高程基準,只不過老的叫“1956年黃海高程系統”,新的叫“1985國家高程基準”,新的比舊的低0.029m
我國于1956年規定以黃海(青島)的多年平均海平面作為統一基面,為中國第一個國家高程系統,從而結束了過去高程系統繁雜的局面。但由于計算這個基面所依據的青島驗潮站的資料系列(1950年~1956年)較短等原因,中國測繪主管部門決定重新計算黃海平均海面,以青島驗潮站1952年~1979年的潮汐觀測資料為計算依據,并用精密水準測量接測位于青島的中華人民共和國水準原點,得出1985年國家高程基準高程和1956年黃海高程的關系為:1985年國家高程基準高程=1956年黃海高程-0.029m。1985年國家高程基準已于1987年5月開始啟用,1956年黃海高程系同時廢止。
各高程系統之間的關系
56黃海高程基準:+0.000
85高程基準(最新的黃海高程):56高程基準-0.029
吳淞高程系統:56高程基準+1.688
珠江高程系統:56高程基準-0.586
我國目前通用的高程基準是:85高程基準
蘭勃托投影
(1)蘭勃托投影性質
蘭勃托(Lambert)投影,又名"等角正割圓錐投影”,由德國數學家蘭勃特(J.H.Lambert)在1772年擬定。設想用一個正圓錐切于或割于球面,應用等角條件將地球面投影到圓錐面上,然后沿一母線展開,即為蘭勃托投影平面。投影后緯線為同心圓弧,經線為同心圓半徑。
蘭勃托投影采用雙標準緯線相割,與采用單標準緯線相切比較,其投影變形小而均勻,蘭勃托投影的變形分布規律是:
a)角度無變形,即投影前后對應的微分面積保持圖形相似,亦稱為正形投影;
b)等變形線和緯線一致,即同一條緯線上的變形處處相等;
c)兩條標準緯線上沒有任何變形;
d)在同一經線上,兩標準緯線外側為正變形(長度比大于1),而兩標準緯線之間為負變形(長度比小于1)。因此,變形比較均勻,變形絕對值也比較小;
e)同一緯線上等經差的線段長度相等,兩條緯線間的經緯線長度處處相等。
我國1:100萬地形圖采用了蘭勃托投影,其分幅原則與國際地理學會規定的全球統一使用的國際百萬分之一地圖投影一致。緯度按緯差4°分帶,從南到北共分成15個投影帶,每個投影帶單獨計算坐標,每帶兩條標準緯線,第一標準緯線為圖幅南端緯度加30′的緯線,第二標準緯線為圖幅北端緯度減30′的緯線,這樣處于同一投影帶中的各圖幅的坐標成果完全相同,不同帶的圖幅變形值接近相等,因此每投影帶只需計算其中一幅圖(緯差4°,經差6°)的投影成果即可。由于是緯差4°分帶投影的,所以當沿著緯線方向拼接地圖時,不論多少圖幅,均不會產生裂隙;但是,當沿著經線方向拼接時,因拼接線分別處于上下不同的投影帶,投影后的曲率不同,致使拼接時產生裂隙。
總結
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