大地測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)

大地測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)一、大地測(cè)量的基本概念1、大地測(cè)量學(xué)的定義它是一門量測(cè)和描繪地球表面的科學(xué)。它也包括確定地球重力場(chǎng)和海底地形。也就是研究和測(cè)定地球形狀、大小和地球重力場(chǎng)，以及測(cè)定地面點(diǎn)幾何位置的學(xué)科。測(cè)繪學(xué)的一個(gè)分支。主要任務(wù)是測(cè)量和描繪地球并監(jiān)測(cè)其變化，為人類活動(dòng)提供關(guān)于地球的空間信息。是一門地球信息學(xué)科。是一切測(cè)繪科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)。測(cè)繪學(xué)的一個(gè)分支。研究和測(cè)定地球形狀、大小和地球重力場(chǎng),以及測(cè)定地面點(diǎn)幾何位置的學(xué)科。大地測(cè)量學(xué)中測(cè)定地球的大小，是指測(cè)定地球橢球的大小;研究地球形狀，是指研究大地水準(zhǔn)面的形狀；測(cè)定地面點(diǎn)的幾何位置，是指測(cè)定以地球橢球面為參考的地面點(diǎn)的位置。將地面點(diǎn)沿法線方向投影于地球橢球面上，用投影點(diǎn)在橢球面上的大地緯度和大地經(jīng)度表示該點(diǎn)的水平位置，用地面點(diǎn)至投影點(diǎn)的法線距離表示該點(diǎn)的大地高程。這點(diǎn)的幾何位置也可以用一個(gè)以地球質(zhì)心為原點(diǎn)的空間直角坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)來表示。大地測(cè)量工作為大規(guī)模測(cè)制地形圖提供地面的水平位置控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，為用重力勘探地下礦藏提供重力控制點(diǎn)，同時(shí)也為發(fā)射人造地球衛(wèi)星、導(dǎo)彈和各種航天器提供地面站的精確坐標(biāo)和地球重力場(chǎng)資料。內(nèi)容和分支學(xué)科解決大地測(cè)量學(xué)所提出的任務(wù)，傳統(tǒng)上有兩種方法：幾何法和物理法。隨著20世紀(jì)50年代末人造地球衛(wèi)星的出現(xiàn)，又產(chǎn)生了衛(wèi)星法。所以現(xiàn)代大地測(cè)量學(xué)包括幾何大地測(cè)量學(xué)、物理大地測(cè)量學(xué)和衛(wèi)星大地測(cè)量學(xué)3個(gè)主要部分。幾何法是用一個(gè)同地球外形最為接近的幾何體（即旋轉(zhuǎn)橢球，稱為參考橢球）代表地球形狀，用天文大地測(cè)量方法測(cè)定這個(gè)橢球的形狀和大小，并以它的表面為基礎(chǔ)推算地面點(diǎn)的幾何位置。物理法是從物理學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)研究地球形狀的理論。用一個(gè)同全球平均海水面位能相等的重力等位面（大地水準(zhǔn)面）代表地球的實(shí)際形狀，用地面重力測(cè)量數(shù)據(jù)研究大地水準(zhǔn)面相對(duì)于地球橢球面的起伏。衛(wèi)星法是利用衛(wèi)星在地球引力場(chǎng)中的軌道運(yùn)動(dòng)，從盡可能均勻分布在整個(gè)地球表面上的十幾個(gè)至幾十個(gè)跟蹤站，觀測(cè)至衛(wèi)星瞬間位置的方向、距離或距離差。積累對(duì)不同高度和不同傾角的衛(wèi)星的長(zhǎng)期（數(shù)年）觀測(cè)資料，可以綜合解算地球的幾何參數(shù)和物理參數(shù)，以及地面跟蹤站相對(duì)于地球質(zhì)心的幾何位置。2、大地測(cè)量學(xué)的任務(wù)?確定地球形狀及其外部重力場(chǎng)及其隨時(shí)間的變化，建立統(tǒng)一的大地測(cè)量坐標(biāo)系，研究地殼形變（包括地殼垂直升降及水平位移），測(cè)定極移以及海洋水面地形及其變化等。?研究月球及太陽系行星的形狀及其重力場(chǎng)。?建立和維持具有高科技水平的國(guó)家和全球的天文大地水平控制網(wǎng)和精密水準(zhǔn)網(wǎng)以及海洋大地控制網(wǎng)，以滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的需要。?研究為獲得高精度測(cè)量成果的儀器和方法等。?研究地球表面向橢球面或平面的投影數(shù)學(xué)變換及有關(guān)的大地測(cè)量計(jì)算。?研究大規(guī)模、高精度和多類別的地面網(wǎng)、空間網(wǎng)及其聯(lián)合網(wǎng)的數(shù)學(xué)處理的理論和方法，測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)建立及應(yīng)用等。

3、大地測(cè)量學(xué)的基本分支a幾何大地測(cè)量學(xué)：基本任務(wù)是確定地球的形狀和大小及確定地面點(diǎn)的幾何位置。b物理大地測(cè)量學(xué)：基本任務(wù)是用物理方法（重力測(cè)量）確定地球形狀及其外部重力場(chǎng)。C空間大地測(cè)量學(xué)：以人造地球衛(wèi)星及格其他空間探測(cè)器為代表的空間大地測(cè)量的理論、技術(shù)與方法。幾何大地測(cè)量學(xué)研究用幾何方法測(cè)定地球形狀和大小以及地面點(diǎn)幾何位置的學(xué)科，亦稱天文大地測(cè)量學(xué)幾何大地測(cè)量采用一個(gè)旋轉(zhuǎn)橢球代表地球形狀，用幾何方法測(cè)定它的形狀和大小，并以該橢球面為參考研究和測(cè)定大地水準(zhǔn)面，以及建立大地坐標(biāo)系。地球橢球的形狀和大小以其扁率和長(zhǎng)半軸表示。地面點(diǎn)的幾何位置以其在大地坐標(biāo)系中的大地經(jīng)度、緯度和大地高程表示。測(cè)定地球形狀，是指測(cè)定大地水準(zhǔn)面形狀，也就是測(cè)定大地水準(zhǔn)面對(duì)于橢球面的差距。4、 大地測(cè)量學(xué)的基本體系a應(yīng)用大地測(cè)量學(xué)：以研究建立國(guó)家大地測(cè)量控制網(wǎng)為中心內(nèi)容。b橢球大地測(cè)量學(xué)：研究坐標(biāo)系建立及地球橢球性質(zhì)以及投影數(shù)學(xué)變換為主要內(nèi)容。c大地天文測(cè)量學(xué)：以研究測(cè)量天文經(jīng)度、緯度及天文方位角為中心內(nèi)容。d大地重力測(cè)量學(xué)：以研究重力場(chǎng)及重力測(cè)量方法為中心內(nèi)容。e測(cè)量平差：以研究大地測(cè)量控制網(wǎng)平差計(jì)算為主要內(nèi)容。5、 水準(zhǔn)面、大地水準(zhǔn)面、似大地水準(zhǔn)面的概念、高程系統(tǒng)圖2-1大地水準(zhǔn)面圖2-1大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面：大地測(cè)量學(xué)所研究的是在整體上非常接近于地球自然表面的水準(zhǔn)面。設(shè)想與平均海水面相重合，不受潮汐、風(fēng)浪及大氣壓變化影響，并延伸到大陸下面處處與鉛垂線相垂直的水準(zhǔn)面的連續(xù)封閉曲面。由它包圍的形體稱為大地體。似大地水準(zhǔn)面：由于地球質(zhì)量特別是外層質(zhì)量分布的不均性，使水準(zhǔn)面，它與大地水準(zhǔn)面很接近。得大地水準(zhǔn)面形狀非常復(fù)雜。引入不需要任何關(guān)于地殼結(jié)構(gòu)方面的假設(shè)而確定的似大地水準(zhǔn)面，它與大地水準(zhǔn)面很接近。6、參考橢球體、參心坐標(biāo)系、地心坐標(biāo)系、地心地固坐標(biāo)系參考橢球體：大地水準(zhǔn)面是不規(guī)則曲面，不便于進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)處理。圖2-2參考橢球體

為便于準(zhǔn)確計(jì)算測(cè)量成果，用一個(gè)接近大地體的旋轉(zhuǎn)橢圓球體作為地球的參考大小和形狀 稱為參考橢球體，稱其外表為參考橢球面。參心坐標(biāo)系：具有確定參數(shù)（長(zhǎng)半徑a和扁率），經(jīng)過局部定位和定向，同某一地區(qū)大地水準(zhǔn)面最佳擬合的地球橢圓。以參考橢球?yàn)榛鶞?zhǔn)的坐標(biāo)系，叫參心坐標(biāo)系。確定橢球的中心位置稱為橢球定位。確定橢球短軸的指向稱為定向，橢球的短軸平行于地球的自轉(zhuǎn)軸。由橢圓公式：X2/a2+y2/a2+z2/b2=1 （2-1）a=（a-b）/aa，b為參考橢球體的幾何參數(shù)，a為長(zhǎng)軸半徑，b為短軸半徑，a為橢球體的扁率。不同的坐標(biāo)系采用不同的參考橢圓。例如：1954年北京坐標(biāo)系、1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系?？偟厍驒E球除了滿足地心定位和雙平行條件外，在確定橢球參數(shù)時(shí)能使它在全球范圍內(nèi)與大地體最密合的地球橢球。以總地球橢球?yàn)榛鶞?zhǔn)的坐標(biāo)系，叫地心坐標(biāo)系。無論是參心坐標(biāo)系還是地心坐標(biāo)系均可分為空間直角坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系兩種,它們都與地球體固連在一起，與地球同步運(yùn)動(dòng)，因而又稱為地固坐標(biāo)系，以地心為原點(diǎn)的地固坐標(biāo)系則稱為地心地固坐標(biāo)系（ECEF）。地心地固大地坐標(biāo)系地球橢球的中心與地球質(zhì)心重合，橢球面與大地水準(zhǔn)面在全球范圍內(nèi)最佳符合，橢球的短軸與地球自轉(zhuǎn)軸重合，大地緯度為過地面點(diǎn)的橢球法線與橢球赤道面的夾角，大地經(jīng)度為過地球面點(diǎn)的橢球子午面與格林尼治的大地子午面之間的夾角，大地高為地面點(diǎn)沿橢球法線至橢球面的距離。例如：WGS-84世界大地坐標(biāo)系屬于地心地固坐標(biāo)系。高程系統(tǒng)為了表達(dá)地球自然表面點(diǎn)相對(duì)地球橢球的空間位置，除采用橢球坐標(biāo)（即大地經(jīng)度及緯度）外，還要應(yīng)用大地高H。二、大地測(cè)量常用坐標(biāo)系一個(gè)完整的坐標(biāo)系統(tǒng)是由坐標(biāo)系和基準(zhǔn)兩方面要素所構(gòu)成的。坐標(biāo)系指的是描述空間位置的表達(dá)形式，而基準(zhǔn)指的是為描述空間位置而定義的一系列點(diǎn)、線、面。在大地測(cè)量中的基準(zhǔn)一般是指為確定點(diǎn)在空間中的位置，而采用的地球橢球或參考橢球的幾何參數(shù)和物理參數(shù)，及其在空間的定位、定向方式，以及在描述空間位置時(shí)所采用的單位長(zhǎng)度的定義。1、空間大地坐標(biāo)系

空間大地坐標(biāo)系是采用大地經(jīng)度（L）、緯度（B）和大地高（H）來描述空間位置的。緯度是空間的點(diǎn)與參考橢球面的法線與赤道面的夾角，經(jīng)度是空間中的點(diǎn)與參考橢球的自轉(zhuǎn)軸所在的面與參考橢球的起始子午面的夾角，大地高是空間點(diǎn)沿參考橢球的法線方向到參考橢球面的距離。圖2-4空間大地坐標(biāo)系2、空間直角坐標(biāo)系：圖2-4空間大地坐標(biāo)系空間直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)系原點(diǎn)位于參考橢球的中心，Z軸指向參考橢球的北極，*'X軸指向起始子午面與赤道的交點(diǎn)，Y軸位于赤道面上，且按右手系與X軸呈90°夾角。某點(diǎn)在空間中的坐標(biāo)可用該點(diǎn)在此坐標(biāo)系的各個(gè)坐標(biāo)軸上的投影來表示。圖2-5空間直角坐系標(biāo)3、 平面直角坐標(biāo)系平面直角坐標(biāo)系是利用投影變換，將空間坐標(biāo)（空間直角坐標(biāo)或空間大地坐標(biāo)）通過某種數(shù)學(xué)變換映射到平面上，這種變換又稱為投影變換。投影變換的方法有很多，如UTM投影、Lambuda投影等，在我國(guó)采用的是高斯-克呂格投影，也稱為高斯投影。4、 高斯平面直角坐標(biāo)系高斯投影基本概念：地圖數(shù)學(xué)投影：將橢球面上元素（包括坐標(biāo)、方位和距離）按一定的數(shù)學(xué)法則投影到平面上。高斯投影對(duì)地圖投影的要求：采用等角投影（又稱正形投影）。在有限的范圍內(nèi)使地圖上圖形同橢球上原形保持相似，免除了大量投影計(jì)算工作。在所采用的正形投影中，要求長(zhǎng)度和面積變形不大。投影后應(yīng)該保證具有一個(gè)單一起算點(diǎn)的統(tǒng)一的坐標(biāo)系。高斯投影KJ圖2-6高斯投高斯投影是正形投影的一種。將一個(gè)橫橢圓柱套在地球上。橢球體中心o在橢圓柱中心軸上，橢球體南北極與橢圓柱相切，并使某一子午線與圓柱相切。此子午線稱為中央子午線。然后將橢球體面上的點(diǎn)，線按正形投影條件投影投影到橢圓柱上，再沿橢圓柱n，s點(diǎn)母線割開，并展成平面，稱為高斯投影平面。KJ圖2-6高斯投高斯投影平面特點(diǎn)中央子午線是直線，其長(zhǎng)度不變，離開中央子午線的其它子午線是弧形，凹向中央子午線。離開中央子午線越遠(yuǎn)，變形越大；投影后赤道是一條直線，赤道與中央子午線保持正交；離開赤道的緯線是弧線，凸向赤道。高斯投影可以將橢球面變成平面，但是離開中央子午線越遠(yuǎn)變形越大。實(shí)際中采用分帶投影的方法。投影帶寬度是以兩相鄰子午線的徑差1來劃分。有6°帶和3。帶等不同投影方法。圖2-76°帶和3°帶投影6°帶投影是從英國(guó)格林威治子午線開始，自西向東，每隔6°投影一次，編號(hào)1~60帶（n）。各帶中央子午線經(jīng)度。L6二6n-3已知某點(diǎn)大地經(jīng)度L,可按下式計(jì)算該點(diǎn)所屬的帶號(hào)：n=L/6（的整數(shù)商）+1（有余數(shù)時(shí)）中國(guó)11個(gè)6°帶，13~23帶（中央子午線75°~135°）北京位于6°帶的第20帶，中央子午線的經(jīng)度117度。根據(jù)高斯投影的特點(diǎn)，以赤道和中央子午線的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)o,中央子午線方向?yàn)閤軸，北方向?yàn)檎３嗟劳队熬€為y軸，東方向?yàn)檎?guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)：在我國(guó)x坐標(biāo)都是正的，y坐標(biāo)的最大值（在赤道上）約為330為了避免出現(xiàn)負(fù)的橫坐標(biāo)，可在橫坐標(biāo)上加上500,000m。此外還應(yīng)在坐標(biāo)前面冠以帶號(hào)。圖2-8高斯平面直角坐標(biāo)系例如，有一點(diǎn)Y=19123456.789m，該點(diǎn)位在19帶圖2-8高斯平面直角坐標(biāo)系內(nèi)，其相對(duì)于中央子午線而言的橫坐標(biāo)是：首先去掉帶號(hào)，再減去500000m，最后得Y=-376543.211m。5、通用橫軸墨卡托投影（UTM）通用橫軸墨卡托投影（UniversalTransverseMercatorProjection）取其前面三個(gè)英文單詞的大寫字母而稱UTM投影。從幾何意義上講，UTM投影屬于橫軸等角割橢圓柱投影。它的投影條件是取第3個(gè)條件“中央經(jīng)線投影長(zhǎng)度比不等于1而是等于0.9996”，投影后兩條割線上沒有變形，它的平面直角坐標(biāo)系與高斯投影相同，且和高斯投影坐標(biāo)有一個(gè)簡(jiǎn)單的比例關(guān)系，因而有的文獻(xiàn)上也稱它為mo=0.9996的高斯投影。該投影由美國(guó)軍事測(cè)繪局1938年提出，1945年開始采用。已被許多國(guó)家、地區(qū)或集團(tuán)采用作為大地測(cè)量和地形圖的投影基礎(chǔ)。三、 我國(guó)采用的常用坐標(biāo)系介紹1、中華人民共和國(guó)大地原點(diǎn)－中國(guó)的地理坐標(biāo)為了在國(guó)家領(lǐng)土上進(jìn)行大地測(cè)量，必須采用一個(gè)參考橢球體。其數(shù)學(xué)的參考橢球面必須與物理的大地水準(zhǔn)面相近，并且把兩者關(guān)系確定下來，這就是參考橢球定位。大地原點(diǎn)則是定位中的基準(zhǔn)點(diǎn)，也是地理坐標(biāo)－經(jīng)度、緯度的起算點(diǎn)。中國(guó)的大地原點(diǎn)坐落在距西安市36千米的咸陽市涇陽縣境內(nèi)。原點(diǎn)在地下室，標(biāo)志用紅色瑪瑙石制成，直徑10厘米，中部突起的半球上，刻有精密十字。如果誰有幸用手觸摸那指甲蓋大的十字，就等于按在中國(guó)大地經(jīng)緯坐標(biāo)的起算點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)—中華大地的“原點(diǎn)”上。2、 1954年北京坐標(biāo)系1954年北京坐標(biāo)系是我國(guó)目前廣泛采用的大地測(cè)量坐標(biāo)系。該坐標(biāo)系源自于原蘇聯(lián)采用過的1942年普爾科夫坐標(biāo)系。為一參心大地坐標(biāo)系。建國(guó)前，我國(guó)沒有統(tǒng)一的大地坐標(biāo)系統(tǒng)，建國(guó)初期，在蘇聯(lián)專家的建議下，我國(guó)根據(jù)當(dāng)時(shí)的具體情況，建立起了全國(guó)統(tǒng)一的1954年北京坐標(biāo)系。該坐標(biāo)系采用的參考橢球是克拉索夫斯基橢球，該橢球的參數(shù)為：a=6378245米，a=1：298.3；3、 1980年西安大地坐標(biāo)系1978年，我國(guó)決定重新對(duì)全國(guó)天文大地網(wǎng)施行整體平差，并且建立新的國(guó)家大地坐標(biāo)系統(tǒng)，整體平差在新大地坐標(biāo)系統(tǒng)中進(jìn)行，這個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)就是1980年西安大地坐標(biāo)系統(tǒng)。1980年西安大地坐標(biāo)系統(tǒng)所采用的地球橢球參數(shù)的四個(gè)幾何和物理參數(shù)采用了IAG1975年的推薦值，它們是：a=6378140米，a=1:298.257橢球的短軸平行于地球的自轉(zhuǎn)軸（由地球質(zhì)心指向1968.0JYD地極原點(diǎn)方向），起始子午面平行于格林尼治平均天文子午面，橢球面同似大地水準(zhǔn)面在我國(guó)境內(nèi)符合最好，高程系統(tǒng)以1956年黃海平均海水面為高程起算基準(zhǔn)。4、 WGS-84坐標(biāo)系WGS-84坐標(biāo)系是目前GPS所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)，GPS所發(fā)布的星歷參數(shù)就是基于此坐標(biāo)系統(tǒng)的。屬于地心地固坐標(biāo)系。WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)的全稱是WorldGeodicalSystem-84（世界大地坐標(biāo)系-84）,它是一個(gè)地心地固坐標(biāo)系統(tǒng)。WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)由美國(guó)國(guó)防部制圖局建立，于1987年取代了當(dāng)時(shí)GPS所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)一WGS-72坐標(biāo)系統(tǒng)而成為GPS的所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)。WGS-84坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)位于地球的質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極方向，X軸指向BIH1984.0的啟始子午面和赤道的交點(diǎn)，Y軸與X軸和Z軸構(gòu)成右手系。WGS-84是由分布于全球的一系列GPS跟蹤站的坐標(biāo)來具體體現(xiàn)的。WGS-84系所采用橢球參數(shù)為：a=6378137米，a=1:298.257223563四、 大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)由于存在各種大地坐標(biāo)系統(tǒng)，另外，在各種坐標(biāo)系統(tǒng)建立發(fā)展過程中，也要經(jīng)歷由粗到精的發(fā)展過程。因此，存在著坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的問題，一下介紹大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的基本概念和方法。對(duì)于地球和參考橢球可分別建立空間直角坐標(biāo)系O1-X1Y1Z1和O-XYZ,兩者間的相對(duì)關(guān)系可用三個(gè)平移參數(shù)X0,Y0,Z0（橢球中心O相對(duì)于地心O］的平移參數(shù)）和三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)&x,、￡丫,，篤，來表示。因此，對(duì)于不同大地坐標(biāo)系的換算，除了包含3個(gè)平移參數(shù)、3個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和1個(gè)尺度變化參數(shù)外，還包括2個(gè)地球橢球元素變化參數(shù)。以下以坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件運(yùn)行說明為例，介紹坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的過程。首先，我們要弄清楚幾種坐標(biāo)表示方法。大致有三種坐標(biāo)表示方法：經(jīng)緯度和高程，空間直角坐標(biāo)，平面坐標(biāo)和高程。我們通常說的WGS-84坐標(biāo)是經(jīng)緯度和高程這一種，北京54坐標(biāo)是平面坐標(biāo)和高程著一種?，F(xiàn)在，再搞清楚轉(zhuǎn)換的嚴(yán)密性問題，在同一個(gè)橢球里的轉(zhuǎn)換都是嚴(yán)密的，而在不同的橢球之間的轉(zhuǎn)換這時(shí)不嚴(yán)密的。舉個(gè)例子，在WGS-84坐標(biāo)和北京54坐標(biāo)之間是不存在一套轉(zhuǎn)換參數(shù)可以全國(guó)通用的，在每個(gè)地方會(huì)不一樣，因?yàn)樗鼈兪莾蓚€(gè)不同的橢球基準(zhǔn)。那么，兩個(gè)橢球間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換應(yīng)該是怎樣的呢？一般而言比較嚴(yán)密的是用七參數(shù)法，即X平移，Y平移，Z平移，X旋轉(zhuǎn)，Y旋轉(zhuǎn)，Z旋轉(zhuǎn)，尺度變化K。要求得七參數(shù)就需要在一個(gè)地區(qū)需要3個(gè)以上的已知點(diǎn)，如果區(qū)域范圍不大，最遠(yuǎn)點(diǎn)間的距離不大于30Km（經(jīng)驗(yàn)值），這可以用三參數(shù)，即X平移，Y平移，Z平移，而將X旋轉(zhuǎn)，Y旋轉(zhuǎn)，Z旋轉(zhuǎn)，尺度變化K視為0,所以三參數(shù)只是七參數(shù)的一種特例。在本軟件中提供了計(jì)算三參數(shù)、七參數(shù)的功能。在一個(gè)橢球的不同坐標(biāo)系中轉(zhuǎn)換需要用到四參數(shù)轉(zhuǎn)換，舉個(gè)例子，在深圳既有北京54坐標(biāo)又有深圳坐標(biāo)，在這兩種坐標(biāo)之間轉(zhuǎn)換就用到四參數(shù)，計(jì)算四參數(shù)需要兩個(gè)已知點(diǎn)。本軟件提供計(jì)算四參數(shù)的功能。現(xiàn)在舉個(gè)例子說明：在珠江有一個(gè)測(cè)區(qū)，需要完成WGS-84坐標(biāo)到珠江坐標(biāo)系（54橢球）的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，整個(gè)轉(zhuǎn)換過程是這樣的：

本軟件使用說明：本軟件采用文件化管理，用戶可以將一種轉(zhuǎn)換作為一個(gè)文件保存下來，下次使用時(shí)從文件菜單中選擇打開這個(gè)文件來調(diào)用所有已有的轉(zhuǎn)換參數(shù)。實(shí)例一：轉(zhuǎn)換要求：用戶在一個(gè)佛山測(cè)區(qū)內(nèi)使用RTKGPS接收機(jī)接受了一些點(diǎn)的WGS-84的坐標(biāo)，現(xiàn)在希望將其轉(zhuǎn)換為北京54和佛山坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。用戶有佛山測(cè)區(qū)的一些控制點(diǎn)，這些控制點(diǎn)有WGS-84坐標(biāo)，也有北京-54坐標(biāo)也有佛山坐標(biāo)。分析：WGS-84坐標(biāo)和北京54坐標(biāo)是不同兩個(gè)橢球的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，所以要求得三參數(shù)或七參數(shù)，而北京54和佛山坐標(biāo)都是同一個(gè)橢球，所以他們之間的轉(zhuǎn)換是地方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，需要求得地方轉(zhuǎn)化四參數(shù)，因?yàn)橐蟮玫降谋本?4是平面坐標(biāo)所以需要設(shè)置投影參數(shù)。：步驟：1．1．新建坐標(biāo)轉(zhuǎn)換文件，便于下次使用轉(zhuǎn)換是不用重新輸入，直接打開即可。

2.2.設(shè)置投影參數(shù)。2.2.設(shè)置投影參數(shù)。ZJ金高斯投影3度帶C高斯投影&度帶C自走義高斯投誌C晏卡托投亮cUT陽投影確定|取消I3.3.用一個(gè)已知點(diǎn)（WGS84坐標(biāo)和北京54坐標(biāo)），計(jì)算不同橢球轉(zhuǎn)換的三參數(shù)（或七參數(shù)）。確定|取消I4.4.確定轉(zhuǎn)換參數(shù)。

5.5.打開七參數(shù)轉(zhuǎn)換，完成WGS84到北京54的轉(zhuǎn)換。6.6.利用多個(gè)已知點(diǎn)（北京54坐標(biāo)和佛山坐標(biāo)），計(jì)算同一個(gè)橢球的地方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換（四參數(shù)）。計(jì)算四參數(shù)輸入源坐標(biāo)xo=|2537420.003輔入目標(biāo)坐標(biāo)Xl=輸入源坐標(biāo)xo=|2537420.003輔入目標(biāo)坐標(biāo)Xl=|537361.563計(jì)算站果&一懲r二級(jí)-2000063.650325BY=-1000B3.380435I=O.OQ(JOCS3326K=1.000003511572選揮參號(hào)計(jì)直的點(diǎn) 増加|刪燻|計(jì)算| |確是—| 取消|7.7.7.7.確定轉(zhuǎn)換參數(shù)8.8.同時(shí)打開七參數(shù)和四參數(shù)。完成WGS-84到佛山坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。釆用翡坐標(biāo)X源坐標(biāo)F目標(biāo)坐標(biāo)*目標(biāo)坐標(biāo)yENS0125B40S7.50204065B8.2700564029.01203□&529.37900.03102254S372.37303S0S34.1110548313.加328Q774.96100.051032537420.0030394388.989053T361.5630294329.75500.053

實(shí)例二：轉(zhuǎn)換要求：用戶在一個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)有一些點(diǎn)的北京54的坐標(biāo)，現(xiàn)在希望將其轉(zhuǎn)換為國(guó)家80坐標(biāo)。用戶有測(cè)區(qū)的一些控制點(diǎn)，這些控制點(diǎn)既有北京-54坐標(biāo)也有國(guó)家80坐標(biāo)。文件轉(zhuǎn)換用戶如果需要轉(zhuǎn)換的是一個(gè)文件里的所有的點(diǎn)，可以用文件轉(zhuǎn)換來完成。1.確定轉(zhuǎn)換關(guān)系：按照上面的步驟完成1~8步的操作，這樣就確立了轉(zhuǎn)換關(guān)系，也就是說文件里所有的點(diǎn)都按照上面確定的轉(zhuǎn)換關(guān)系來完成轉(zhuǎn)換。2.確定轉(zhuǎn)換格式：在主界面中選擇文件轉(zhuǎn)換，點(diǎn)擊格式按鈕。新建格式：在名稱，擴(kuò)展名中輸入相應(yīng)的內(nèi)容，然后自己選擇數(shù)據(jù)列表中的內(nèi)容并添加來確定格式，如果列表中沒有的就用其他來表示，完成后點(diǎn)擊完成新建。文件格式自定克格式I轉(zhuǎn)換方式］喀稱I杭州國(guó)土同描述~~-擴(kuò)展容HFX魅建爸式^—1高S-J高.號(hào)庫(kù)度繇方方疇芒蠅經(jīng)楠化新建格式：在名稱，擴(kuò)展名中輸入相應(yīng)的內(nèi)容，然后自己選擇數(shù)據(jù)列表中的內(nèi)容并添加來確定格式，如果列表中沒有的就用其他來表示，完成后點(diǎn)擊完成新建。文件格式自定克格式I轉(zhuǎn)換方式］喀稱I杭州國(guó)土同描述~~-擴(kuò)展容HFX魅建爸式^—1高S-J高.號(hào)庫(kù)度繇方方疇芒蠅經(jīng)楠化東水丙渚除竈高;苴它;苴包竽新建.鈿除格式I選擇格式：在格式列表中選擇格式文件轉(zhuǎn)換方式：轉(zhuǎn)換后的文件有三種方式，如原來的文件是C:\File.txt文件，用戶選擇其中的一種，這樣轉(zhuǎn)換后就會(huì)根據(jù)這個(gè)方式來完成新建文件。卻省是在文件擴(kuò)展名后+1，即轉(zhuǎn)換后會(huì)新生成一個(gè)C:\File.txt1文件。在上述工作完成后，單擊確定按鈕即可。3.選擇轉(zhuǎn)換文件并完成轉(zhuǎn)換單擊瀏覽按鈕，打開文件選擇對(duì)話框，選擇文件并確定，在左邊會(huì)顯示文件，用戶單擊=〉按鈕即可完成轉(zhuǎn)換，右邊會(huì)顯示出轉(zhuǎn)換后的文件名和路徑，用戶可以通過雙擊列表中的文件即可查看文件內(nèi)容。?F：\Nba\其恤程序叭訕聞詁甫蒔七聲敷轉(zhuǎn)換md文件㈢坐標(biāo)轉(zhuǎn)鉄?幫助（也選擇源坐標(biāo)類型r空間克角坐毎選擇源坐標(biāo)類型r空間克角坐毎B丈地坐標(biāo)平詢坐標(biāo)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換n七參數(shù)轉(zhuǎn)換P四參數(shù)轉(zhuǎn)換選擇目標(biāo)坐標(biāo)糞型r空間臣鶴坐標(biāo)廠犬地坐標(biāo)擰平茴坐標(biāo)楠球基唯北京-陰坐標(biāo)系-選擇榕式選揮渡文件F;X—\D^ta.\LH30.血tF:\,,,\Eata.\IJ456.ditF:A:-\Data\LN57.datF：楠球基唯北京-陰坐標(biāo)系-選擇榕式選揮渡文件F;X—\D^ta.\LH30.血tF:\,,,\Eata.\IJ456.ditF:A:-\Data\LN57.datF：\—\D^ta\IJ159.datF:\r-\Data\LN60.datF：\—\Data\LW61.datditrA—ADita^LKSO.DAT1FA—\Da.ta\LH56.DAT1F7:\-\\D?LtaM2I57.DAT1FA—\Dita\LHSg.DAT1F^-*ADa.ta\LN60.DAT1FA-ADsLta\LKEl.DAT1FA-<Da.ta\Lin4.DAT1雙擊列表中的丈件即可■查看內(nèi)容雙擊列表中的丈件即可■查看內(nèi)容實(shí)例三：轉(zhuǎn)換要求：用戶在番禹工作，要求完成從WGS-84到國(guó)家80的轉(zhuǎn)換，由于測(cè)區(qū)范圍比較大,需要進(jìn)行七參數(shù)轉(zhuǎn)換。注意：這個(gè)例子同樣適合于直接從WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。分析：首先分析坐標(biāo)：因?yàn)槠邊?shù)轉(zhuǎn)換模型的特點(diǎn)，要求轉(zhuǎn)換的坐標(biāo)不能相差太大，WGS-84的坐標(biāo)為：023:09:33.6274112:55:41.2119 62.536國(guó)際80坐標(biāo)為：562589.8110 290115.8140 70.3590用WGS-84不加任何參數(shù)轉(zhuǎn)化為平面坐標(biāo)為：2562588.851341390232.479605可以看到X的大數(shù)差-2000000 Y的大數(shù)差-100000所以改變投影參數(shù)里的X,Y常數(shù)改正為X常數(shù)：0-2000000=-2000000 Y常數(shù)：500000-100000=400000一、設(shè)置投影參數(shù)二、計(jì)算七參數(shù)選擇坐標(biāo)轉(zhuǎn)換菜單下的“計(jì)算七參數(shù)“，打開如圖對(duì)話框計(jì)算七參數(shù)「輸凡甥坐標(biāo)B=|22:55:54.64，r蔣BLKL=|112「輸凡甥坐標(biāo)B=|22:55:54.64，r蔣BLKL=|11258:15.5661CXYHH=I^b.d4l輸入目標(biāo)坐標(biāo)計(jì)算結(jié)呆覽擇蜃與計(jì)算的站.點(diǎn)CBLH燈XYH計(jì)宜IDI=Z6&.507325DT=73.343940D3=118.04B3eSWI=0.0000139611n=0.00001B340TWI=-1n00D227QD8K=-0.0Q00D03T2?26確定| 恥肖采用贈(zèng)坐標(biāo)B濁坐標(biāo)L 題坐標(biāo)H 目耘坐標(biāo)X目標(biāo)坐凍Y 目標(biāo)坐標(biāo)HE1SE123:0933.6274112:55:41211962.536562589.3110290115.814070.35900.0310223:10:24.036T113:05:17.8387-3.190564029.0120306529.37903.9190.03423:01:47.3305112:50:16882333.123548313.9990280774.96104102300330422:55:54.647112:50:15E661235.叫53T3&1.56329432Q.755242.9T90.0^選擇好源坐標(biāo)和目標(biāo)坐標(biāo)的類型，源坐標(biāo)和目標(biāo)坐標(biāo)的橢球基準(zhǔn)，輸入源坐標(biāo)和目標(biāo)坐標(biāo)，點(diǎn)擊“增加“按鈕，就會(huì)將剛才的公共點(diǎn)坐標(biāo)輸入到列表中，同樣的方法至少輸入三個(gè)已知點(diǎn)到列表中，點(diǎn)擊“計(jì)算“按鈕，就可以看到計(jì)算的結(jié)果，同時(shí)在RMS”中會(huì)顯示使用這套參數(shù)後計(jì)算後每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)中誤差，如果發(fā)現(xiàn)誤差過大，可能坐標(biāo)中由輸入錯(cuò)誤的，這時(shí)可以通過在列表中選擇不同的站點(diǎn)計(jì)算，直到滿意為止。完成后點(diǎn)擊“確定“按鈕。三、七參數(shù)設(shè)置單擊“確定“按鈕即可設(shè)置好了七參數(shù)四、完成轉(zhuǎn)換選擇“七參數(shù)轉(zhuǎn)換“打鉤，就可以完成了，完成后點(diǎn)擊保存，下次就可以使用同樣的參數(shù)。

上述的方法同樣適合于從WGS-84直接轉(zhuǎn)換為地方坐標(biāo)，關(guān)鍵是確定好投影參數(shù)的X,Y常數(shù)。五、 地磁場(chǎng)介紹1、 成因假說2、 地磁要素3、 地磁圖4、 地磁場(chǎng)的特征5、 日變和磁暴6、 地磁模型六、 大地測(cè)量學(xué)在定向井專業(yè)中的運(yùn)用1、真北、磁北、網(wǎng)格北及磁偏角、收斂角地圖方位，系指地圖固有的方向性和地圖上標(biāo)識(shí)方向的各要素。方位在社會(huì)實(shí)踐中有著重要意義，不僅在地理考察中用于識(shí)途、測(cè)定現(xiàn)象分布走向、判定現(xiàn)象在地圖上的位置或地圖上的圖形指代現(xiàn)象的實(shí)地位置，以及研究現(xiàn)象在不同方向上的差異；而且在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)上亦少不了方位，工礦廠址選擇、開渠筑路的實(shí)地勘測(cè)選線、海上與空中航行、軍隊(duì)行軍和火炮射擊等均需用地圖定方位。在定向井施工作業(yè)中，現(xiàn)場(chǎng)需要測(cè)量井斜、方位等參數(shù)以確定井眼軌跡，其中，方位角有三種，即：真北方位、磁北方位和網(wǎng)格北方位。它們分別（一）方位角測(cè)繪或使用地形圖時(shí)，首先要確定一個(gè)南北標(biāo)準(zhǔn)方向線，作為標(biāo)定地圖方向和測(cè)定目標(biāo)方位的依據(jù)，常用的是方位角和三北方向線。方位角，系從過某點(diǎn)P的指北方向線起，順時(shí)針方向量到某一目標(biāo)方向線的水平夾角a（圖2-55）。大比例尺地形圖上繪有三種指向北方的線，即真子午線、磁子午線、坐標(biāo)縱線、稱為三北方向線。這三種方向線雖然都是指向北方，但這“北方”實(shí)際上是不一致的，分別稱為真北、磁北和坐標(biāo)北，統(tǒng)稱為三北方向。由三北方向線構(gòu)成的三種方位角為真方位角、磁方位角和坐標(biāo)方位角（圖2-56）。（1）真子午線與真方位角真子午線，系通過地面某點(diǎn)P指向地球南北兩極的方向線，即經(jīng)線。在地形圖上，東、西內(nèi)圖廓線和經(jīng)度相同各點(diǎn)的連線都是真子午線，它指向正南、正北方向。真方位角，系從過某點(diǎn)P的真子午線北端起，順時(shí)針方向到某目標(biāo)M方向線之間的水平夾角（A）。在地形圖上欲求AB線段的真方位角，可以從A點(diǎn)作上述真子午線的平行線AN,用量角器以AN為起始邊，順時(shí)針量至AB方向線的夾角，即得AB線段的真方位角（圖2-57）。（2） 磁子午線與磁方位角磁子午線，系在某一地點(diǎn)上，羅盤儀磁針?biāo)届o止時(shí)所指的南北方向線。磁子午線方向可以用羅盤儀測(cè)得。在小面積測(cè)圖中常用磁子午線作為定向的標(biāo)準(zhǔn)。大比例尺地形圖右半幅中央的南北圖廓間的PP'連線即為該圖的磁子午線。磁方位角，系從過某點(diǎn)P的磁子午線北端起，順時(shí)針方向到某目標(biāo)M方向線之間的水平夾角（Am）。在大比例尺地形圖上過某點(diǎn)作PP'線的平行線，以此線為基準(zhǔn)，用上述求真方位角的方法，量測(cè)出磁方位角。（3）