《大地坐標(biāo)系的建立》課件

大地坐標(biāo)系的建立大地坐標(biāo)系是地球表面位置的參考框架，是地球測(cè)量和導(dǎo)航的基礎(chǔ)。它將地球表面上的點(diǎn)用經(jīng)度、緯度和高程來(lái)表示，為地理信息系統(tǒng)和導(dǎo)航應(yīng)用提供統(tǒng)一的坐標(biāo)基準(zhǔn)。大地坐標(biāo)系的定義地球表面位置大地坐標(biāo)系是地球表面上唯一確定點(diǎn)的坐標(biāo)系。它是一種三維空間坐標(biāo)系，用來(lái)描述地球表面上任意一點(diǎn)的位置。經(jīng)緯度坐標(biāo)大地坐標(biāo)系主要使用經(jīng)度和緯度來(lái)表示地球表面上的點(diǎn)。地球空間參考系大地坐標(biāo)系是地球空間參考系的基礎(chǔ)，用于地圖繪制、地理信息系統(tǒng)和衛(wèi)星導(dǎo)航等領(lǐng)域。大地坐標(biāo)系的作用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)為地理空間信息提供統(tǒng)一的參考框架，確保不同數(shù)據(jù)之間的相互兼容和關(guān)聯(lián)。精確定位在地球上精確定位各種地理要素，例如城市、河流、山脈和建筑物等?？臻g分析為地理空間分析和建模提供基礎(chǔ)，例如地形分析、資源評(píng)估和環(huán)境監(jiān)測(cè)等。數(shù)據(jù)管理為地理空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢(xún)和管理提供基礎(chǔ)，例如地圖制作、導(dǎo)航系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)等。大地坐標(biāo)系的分類(lèi)11.地心坐標(biāo)系以地球質(zhì)心為原點(diǎn)，三軸相互垂直，指向地球自轉(zhuǎn)軸和赤道面，用于地球動(dòng)力學(xué)研究。22.地面坐標(biāo)系以地球表面某一點(diǎn)為原點(diǎn)，三軸分別指向該點(diǎn)的大地子午線、大地垂線和水平方向，用于地理空間數(shù)據(jù)處理和地圖繪制。33.局部坐標(biāo)系為滿(mǎn)足工程建設(shè)需要，建立的以工程測(cè)量控制點(diǎn)為原點(diǎn)，局部坐標(biāo)系通常采用平面直角坐標(biāo)系。44.其他坐標(biāo)系根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景，還有其他類(lèi)型的坐標(biāo)系，例如星歷坐標(biāo)系、地磁坐標(biāo)系等。大地坐標(biāo)系的建立依據(jù)地球形狀與大小大地坐標(biāo)系建立需要以地球形狀和大小為基礎(chǔ)，確定橢球參數(shù)，如長(zhǎng)半軸、扁率等。天文觀測(cè)通過(guò)天文觀測(cè)可以確定地球的旋轉(zhuǎn)軸和赤道面，以及地面點(diǎn)的經(jīng)緯度。大地坐標(biāo)系的基準(zhǔn)面參考橢球大地坐標(biāo)系是以參考橢球?yàn)榛鶞?zhǔn)面，該橢球面是地球形狀的近似表示。地球形狀參考橢球的形狀和大小通過(guò)測(cè)量確定，并用于計(jì)算經(jīng)度、緯度和高度。海拔高度大地坐標(biāo)系的基準(zhǔn)面決定了海拔高度的零點(diǎn)，影響著各種地理數(shù)據(jù)的精度。大地坐標(biāo)系的基準(zhǔn)子午線子午線定義地球表面上連接南北兩極的半圓形弧線，稱(chēng)為子午線。基準(zhǔn)子午線選擇選擇一個(gè)特定的子午線作為參考，即基準(zhǔn)子午線，用于確定經(jīng)度。格林威治子午線國(guó)際上通用的基準(zhǔn)子午線，也稱(chēng)為本初子午線，位于英國(guó)格林威治天文臺(tái)。大地坐標(biāo)系的測(cè)量單位米米是國(guó)際單位制中的基本單位，廣泛用于測(cè)量長(zhǎng)度，包括大地坐標(biāo)系的經(jīng)度、緯度和高程。度度是用于測(cè)量角度的單位，用于表示經(jīng)度和緯度，以度、分、秒的形式表示。弧度弧度是一種測(cè)量角度的單位，以弧長(zhǎng)與半徑的比值表示，常用于數(shù)學(xué)計(jì)算和地球科學(xué)。大地坐標(biāo)系的笛卡爾坐標(biāo)系笛卡爾坐標(biāo)系笛卡爾坐標(biāo)系是一種三維直角坐標(biāo)系，它以三個(gè)相互垂直的軸線來(lái)描述空間中的點(diǎn)的位置。地球坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系是將笛卡爾坐標(biāo)系應(yīng)用于地球表面的一種坐標(biāo)系，它以地球中心為原點(diǎn)，三個(gè)軸線分別指向地球的赤道、子午線和極點(diǎn)。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，可以將地球表面上的經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)系中的X、Y、Z坐標(biāo)，反之亦然。大地坐標(biāo)系的橢球坐標(biāo)系11.橢球面地球表面是一個(gè)不規(guī)則的形狀，而橢球面是一個(gè)數(shù)學(xué)模型，用來(lái)近似地模擬地球的形狀。22.坐標(biāo)系橢球坐標(biāo)系是基于橢球面建立的坐標(biāo)系，用于描述地球上點(diǎn)的空間位置。33.坐標(biāo)參數(shù)橢球坐標(biāo)系主要由兩個(gè)參數(shù)定義：長(zhǎng)半軸和扁率，它們決定了橢球的形狀。44.應(yīng)用場(chǎng)景橢球坐標(biāo)系廣泛應(yīng)用于地理信息系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、地圖繪制等領(lǐng)域。大地坐標(biāo)系的高斯-克呂格投影高斯-克呂格投影是一種常用的地圖投影方法。它將地球橢球面上的經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面直角坐標(biāo)。投影帶是將地球表面劃分成多個(gè)帶狀區(qū)域。每個(gè)投影帶都使用一個(gè)不同的中央子午線來(lái)進(jìn)行投影。投影帶寬度通常為6度，這是為了保證投影誤差在可接受范圍內(nèi)。高斯-克呂格投影的推廣應(yīng)用11.地圖繪制高斯-克呂格投影廣泛用于地圖繪制，特別是大比例尺地圖。22.測(cè)量工程在測(cè)量工程中，該投影可以用于地形測(cè)量、控制測(cè)量和工程測(cè)量等。33.導(dǎo)航系統(tǒng)現(xiàn)代導(dǎo)航系統(tǒng)，例如GPS和北斗系統(tǒng)，采用高斯-克呂格投影將經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)。44.地理信息系統(tǒng)高斯-克呂格投影在地理信息系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，用于空間數(shù)據(jù)管理、分析和可視化。大地坐標(biāo)系的建立流程1數(shù)據(jù)采集使用GNSS接收機(jī)，采集地面點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)。2數(shù)據(jù)處理對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行平差計(jì)算，得到高精度坐標(biāo)值。3坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)從WGS84坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為目標(biāo)坐標(biāo)系。4坐標(biāo)系建立根據(jù)計(jì)算結(jié)果，建立新的大地坐標(biāo)系。建立大地坐標(biāo)系需要經(jīng)過(guò)一系列步驟，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和坐標(biāo)系建立。這些步驟相互關(guān)聯(lián)，確保最終建立的坐標(biāo)系準(zhǔn)確可靠。大地坐標(biāo)系的建立步驟一確定參考橢球選擇一個(gè)與地球形狀和大小最接近的參考橢球，作為大地坐標(biāo)系的基準(zhǔn)面。選擇基準(zhǔn)子午線選擇一條經(jīng)線作為基準(zhǔn)子午線，并確定其與參考橢球的交點(diǎn)。定義坐標(biāo)系原點(diǎn)將參考橢球的中心作為坐標(biāo)系原點(diǎn)，并根據(jù)基準(zhǔn)子午線和赤道確定坐標(biāo)系的X、Y、Z軸。大地坐標(biāo)系的建立步驟二建立大地坐標(biāo)系是進(jìn)行地理信息測(cè)繪、數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用的基礎(chǔ)。在這個(gè)過(guò)程中，需要選擇合適的參考系，并確定其參數(shù)。1選擇參考橢球根據(jù)地區(qū)和測(cè)繪精度選擇合適的參考橢球。2確定橢球參數(shù)包括長(zhǎng)半軸、短半軸、扁率等參數(shù)。3定義基準(zhǔn)面通常選擇大地水準(zhǔn)面，或其他高程基準(zhǔn)面。4確定基準(zhǔn)子午線選取特定子午線作為經(jīng)度原點(diǎn)。5定義坐標(biāo)原點(diǎn)指定一個(gè)點(diǎn)作為坐標(biāo)系原點(diǎn)，例如世界坐標(biāo)系中的Greenwich點(diǎn)。大地坐標(biāo)系的建立步驟三1確定基準(zhǔn)面選擇適當(dāng)?shù)膮⒖紮E球，定義大地坐標(biāo)系的基準(zhǔn)面，如WGS-84橢球。2確定基準(zhǔn)子午線指定一個(gè)子午線作為參考子午線，定義經(jīng)度的起點(diǎn)，例如格林尼治子午線。3定義坐標(biāo)系類(lèi)型選擇坐標(biāo)系類(lèi)型，如地理坐標(biāo)系或投影坐標(biāo)系，根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行選擇。大地坐標(biāo)系的建立步驟四1計(jì)算利用觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出地球橢球的參數(shù)，如長(zhǎng)半軸、短半軸、扁率等。2確定確定大地坐標(biāo)系中參考橢球的位置和姿態(tài)，以及坐標(biāo)原點(diǎn)的位置。3定義定義大地坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向和坐標(biāo)單位。在完成前三個(gè)步驟后，需要對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，以確定地球橢球的參數(shù)。這些參數(shù)包括長(zhǎng)半軸、短半軸、扁率等。同時(shí)，還需要確定大地坐標(biāo)系中參考橢球的位置和姿態(tài)，以及坐標(biāo)原點(diǎn)的位置。最后，需要定義大地坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向和坐標(biāo)單位。大地坐標(biāo)系的建立步驟五確定大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面是地球重力場(chǎng)中一個(gè)等位面，與平均海平面相吻合。定義參考橢球參考橢球是一個(gè)數(shù)學(xué)模型，用于近似地球形狀，并作為大地坐標(biāo)系的基礎(chǔ)。計(jì)算橢球參數(shù)計(jì)算參考橢球的長(zhǎng)半軸、短半軸、扁率等參數(shù)，以準(zhǔn)確描述地球形狀。確定基準(zhǔn)點(diǎn)選擇一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，并確定其在參考橢球上的坐標(biāo)。建立坐標(biāo)系將參考橢球坐標(biāo)系與大地水準(zhǔn)面進(jìn)行轉(zhuǎn)換，建立大地坐標(biāo)系。大地坐標(biāo)系的建立步驟六1確定大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面是地球表面重力場(chǎng)的等位面，是建立大地坐標(biāo)系的重要參考面。確定大地水準(zhǔn)面需要進(jìn)行大量的測(cè)量工作，包括重力測(cè)量、水準(zhǔn)測(cè)量等。2確定基準(zhǔn)橢球基準(zhǔn)橢球是與地球形狀最為接近的旋轉(zhuǎn)橢球體，是建立大地坐標(biāo)系的幾何基礎(chǔ)。確定基準(zhǔn)橢球需要考慮地球的形狀、大小和重力場(chǎng)分布。3確定大地原點(diǎn)大地原點(diǎn)是大地坐標(biāo)系中唯一的參考點(diǎn)，通常選擇在國(guó)土中心區(qū)域，并進(jìn)行精確的測(cè)量和計(jì)算。大地坐標(biāo)系的建立步驟七1坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為高斯-克呂格坐標(biāo)2精度檢驗(yàn)確保坐標(biāo)轉(zhuǎn)換結(jié)果精度3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)將轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)4系統(tǒng)測(cè)試測(cè)試坐標(biāo)系建立成果坐標(biāo)轉(zhuǎn)換是將WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為高斯-克呂格坐標(biāo)。進(jìn)行精度檢驗(yàn)以確保轉(zhuǎn)換結(jié)果準(zhǔn)確。將轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)或文件中。系統(tǒng)測(cè)試驗(yàn)證坐標(biāo)系建立成果的可靠性。大地坐標(biāo)系的建立步驟八1坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將WGS84坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為目標(biāo)坐標(biāo)系。2數(shù)據(jù)校正對(duì)轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)進(jìn)行校正。3坐標(biāo)輸出輸出最終的坐標(biāo)系信息。大地坐標(biāo)系的建立步驟九驗(yàn)證與調(diào)整驗(yàn)證坐標(biāo)系的精度和一致性，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行微調(diào)，確保最終建立的大地坐標(biāo)系符合精度要求。發(fā)布與應(yīng)用發(fā)布正式的大地坐標(biāo)系，并將其應(yīng)用于相關(guān)地理信息系統(tǒng)、地圖制作等領(lǐng)域。維護(hù)與更新隨著時(shí)間推移和技術(shù)發(fā)展，需要定期維護(hù)和更新大地坐標(biāo)系，以確保其精度和可靠性。大地坐標(biāo)系的建立步驟十1精度檢驗(yàn)與評(píng)估建立完成的大地坐標(biāo)系需要進(jìn)行嚴(yán)格的精度檢驗(yàn)和評(píng)估。對(duì)比歷史數(shù)據(jù)利用新觀測(cè)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)坐標(biāo)系一致性2成果整理與發(fā)布經(jīng)過(guò)精度檢驗(yàn)合格后，需要整理成果并發(fā)布。建立坐標(biāo)系參數(shù)庫(kù)發(fā)布坐標(biāo)系說(shuō)明文檔提供坐標(biāo)轉(zhuǎn)換服務(wù)3維護(hù)更新大地坐標(biāo)系需要根據(jù)社會(huì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步不斷維護(hù)更新。定期進(jìn)行精度評(píng)估更新坐標(biāo)系參數(shù)發(fā)布新的坐標(biāo)系版本大地坐標(biāo)系的建立注意事項(xiàng)精確度大地坐標(biāo)系建立的精確度直接影響后續(xù)的測(cè)量和計(jì)算結(jié)果。需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求選擇合適的測(cè)量方法和儀器，并進(jìn)行必要的精度控制。統(tǒng)一性不同區(qū)域的大地坐標(biāo)系應(yīng)保持統(tǒng)一，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)不兼容的問(wèn)題。統(tǒng)一的坐標(biāo)系可以方便數(shù)據(jù)共享和信息整合，提高效率和準(zhǔn)確性。實(shí)操案例一以**北京**為例，我們建立了**大地坐標(biāo)系**，通過(guò)**GPS**觀測(cè)和**地面控制點(diǎn)**測(cè)量，獲得了大量的**地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)**。利用這些數(shù)據(jù)，我們可以構(gòu)建**北京市的三維模型**，并進(jìn)行**精細(xì)化的地理信息管理**。實(shí)操案例二案例二：城市道路工程建設(shè)。道路工程建設(shè)前需建立大地坐標(biāo)系，精準(zhǔn)定位道路中心線、邊線、坡度等，確保道路工程的精確性和安全性。實(shí)操案例三本次實(shí)操案例展示了如何使用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）接收機(jī)進(jìn)行大地測(cè)量，并通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最終獲得精確的坐標(biāo)信息。該案例重點(diǎn)講解了如何處理數(shù)據(jù)噪聲、誤差分析、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等關(guān)鍵步驟，同時(shí)還介紹了相關(guān)軟件的應(yīng)用，幫助用戶(hù)更好地理解大地坐標(biāo)系的建立過(guò)程。實(shí)操案例四采用GPS測(cè)量技術(shù)對(duì)城市道路進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，并根據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果對(duì)道路進(jìn)行重新規(guī)劃設(shè)計(jì)，確保道路網(wǎng)格的精度和準(zhǔn)確性。將道路網(wǎng)格坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系，然后利用轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)對(duì)道路進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)道路網(wǎng)格的統(tǒng)一化和精細(xì)化管理。實(shí)操案例五本案例使用高精度GNSS接收機(jī)和精密水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)建立局部坐標(biāo)系。該方法適用于城市規(guī)劃、工程建設(shè)等需要高精度定位的領(lǐng)域。該案例展示了如何在實(shí)際應(yīng)用中利用GNSS接收機(jī)和水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)，建立局部坐標(biāo)系并進(jìn)行精度控制?？偨Y(jié)回顧大地坐標(biāo)系我們學(xué)習(xí)了