??????? 坐標系轉換問題在工作中經常會遇到，例如，在陸地和海洋的地震勘探中，當今最便捷的定位方法是GPS 衛星定位，可是GPS 定位數據是WGS84 坐標系上的數據，而各國采用的往往是早先建立的國家坐標系，為了避免出現矛盾，就需要將WGS84 定位數據轉換到國家坐標系上。

如果將實測定位坐標或說原大地坐標用XYZ 直角坐標（地心坐標系）來表示，而不是用經緯度，那么坐標系轉換就會容易得多。然而，欲獲取地球表面任一點的XYZ 值，必須已知該點相對大地坐標系橢球面的高度，當然你可以假設該點位于橢球面上，高度為零，但這種情況在實際中很少見。因此，必須考慮坐標點的高度，且記：是相對橢球面的高度。坐標點相對WGS84 橢球面的高度可以通過GPS 測量得到，但相對其它大地坐標系橢球面的高度卻不容易直接得到。大地測量獲取的通常是與重力相關的高度值，也就是相對國家高程基準的高度，高程基準是特定海區的平均海平面，由長期觀測數據的綜合推算而得，采用傳統方法聯測建立的水準點都是以該大地水準面為基準的。因此，如果大地水準面相對橢球面的高度已知，坐標點相對橢球面的高度就不難得到了。可是在全球大部分地區，大地水準面相對橢球面的高度數據往往精度不足。不過全球、及全球部分地區與國家已經建立了大地水準面的數學模型，隨著衛星和地面重力數據的不斷積累，大地水準面模型的精度正在不斷提高。通過高精度大地水準面數據，就可將實測高程轉換成相對橢球面的高度，實現坐標系的轉換。不過，如無法得到坐標點相對橢球面的高度，可以假設高度值為零，一般不會導致水平坐標值產生太大的偏差。 在衛星探測早期階段，由于大地坐標系之間的關系還未能明確定義，并且數據本身的精度也不高，通常采用dX，dY，dZ（兩橢球參心差值）三參數法進行坐標系轉換。該方法假定兩個大地坐標系的直角坐標軸相互平行，當然這種假設通常是不成立的。對一個國家或地域的局部地區來說，該假設引起的誤差可以忽略，一般小于數據的觀測精度。然而，隨著數據的不斷積累、認知的不斷深入及探測方法精度的不斷提高，人們逐漸發現，當精度要求較高時，三參數轉換法既不適合在全球范圍應用，也不適合地域廣大的國家與地區應用。對石油勘探而言，在特定的勘探許可區內，三參數轉換法也許完全能滿足精度要求，但并不能由此假定此區塊的轉換參數就一定適合鄰近地區。 最簡單的坐標系轉換方法就是上述三參數法，通過兩坐標系的原點位移實現，莫洛金斯基（Molodenski）提出了相應三參數的直接轉換方法。方法假定原坐標系與新坐標系的坐標軸相互平行，正如前面已提到的，該假設不一定成立，由此得到的轉換結果只能達到中等精度，對范圍大的區域尤其如此。 赫爾默特（Helmert）7 參數轉換法提高了轉換精度。由于三個旋轉參數有兩種相反的符號協定，EPSG（歐洲石油勘探組織）將其分為兩種不同的轉換方法，其一稱位置矢量法，另一稱坐標框架法，其中位置矢量法也稱布爾莎-沃爾夫（Bursa-Wolf）轉換法。赫爾默特方法的關鍵在于轉換參數的符號要與遵循的約定一致。鑒于赫爾默特方法的平移和旋轉參數之間具有很強的相關性，有礙于實際應用，莫洛金斯基-巴德克斯（Molodenski-Badekas）提出了改進的赫爾默特7 參數轉換法，避免了上述相關性問題。 根據研究區內一系列已知點的大地坐標或網格坐標改正量進行插值，也是一種坐標系轉換方法。北美1927 基準面（基于Clarke 1966 橢球體）與北美1983 基準面（基于GRS 1980橢球體）之間的坐標系轉換就是其中一例。北美測量控制網是用傳統大地測量方法建立的，由于早期的儀器精度不足、網平差不完善等因素，基于Clarke 1966 橢球體、并且只有一個基準點（位于堪薩斯州Meades Ranch）的老坐標網精度低、且誤差分布不均勻；新坐標網采用了衛星技術、現代先進的測量儀器和電子計算機技術，其精確度與可靠性完全能得到保障。由此造成北美大陸網內，不同地區、甚至不同位置點的轉換參數都有可能不一致，所以如僅采用莫洛金斯基（Molodenski）和赫爾默特（Helmert）方法對付上述新、舊坐標系的轉換顯然不合適，為此需要用到EPSG（歐洲石油勘探組織）所謂的“雙線性插值”轉換技術。到北美NAD83 的坐標轉換就是通過格網雙線性插值實現的，其中采用了美國海岸帶與大地測繪局（US Coast & Geodetic Survey）的NADCON 控制點網。注：美國以西經為正，而EPSG 文獻中NAD27 與NAD83 坐標系的設定均以東經為正；加拿大的網格文件格式也被澳大利亞與新西蘭采用；英國采用北向與東向的雙線性網格插值。 此外，經緯度多項式也可以用于坐標系轉換，挪威在海岸帶調查中，就采用這種方法進行新（ED87— 歐洲1987 基準面）、舊（ED50— 歐洲1950 基準面）坐標系之間的轉換。挪威地調局Statens Kartwerk 發表的文獻中列出了包含15 個系數的經緯度4 次多項式展開公式。 上述格網插值及多項式擬合方法更適合于早期基準面與新建基準面之間的坐標值轉換。坐標系轉換時，選擇正確的轉換參數符號非常重要，轉換前應該明確轉換的“從（From）”...“到（To）” ...，避免符號混淆。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的坐标系转换简介的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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