本文主要介紹幾種常用的坐標系,北京1954、西安1980和WGS84,對于CGCS2000,由于是我國現(xiàn)在要統(tǒng)一的坐標系統(tǒng),會在另外一篇文章中對其進行詳細介紹。
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大地控制網(wǎng)
我國面積遼闊,在約960萬平方公里的土地上進行測圖工作,需要分成若干單元測區(qū),而且測量的精度又要符合統(tǒng)一要求,為此,在全國范圍內(nèi)建立統(tǒng)一的大地控制網(wǎng)??刂凭W(wǎng)分為平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。
大地坐標:在地面上建立一系列相連接的三角形,量取一段精確的距離作為起算邊,在這個邊的兩端點,采用天文觀測的方法確定其點位,用精密測角儀器測定各三角形的角值,根據(jù)起算邊的邊長和點位,就可以推算出其他各點的坐標。這樣推算出的坐標,稱為大地坐標。大地測量中以參考橢球面為基準面的坐標。地面點P的位置用大地經(jīng)度L、大地緯度B和大地高H表示。當點在參考橢球面上時,僅用大地經(jīng)度和大地緯度表示。大地經(jīng)度是通過該點的大地子午面與起始大地子午面之間的夾角,大地緯度是通過該點的法線與赤道面的夾角,大地高是地面點沿法線到參考橢球面的距離。
注意區(qū)別以下概念
方里網(wǎng):是由平行于投影坐標軸的兩組平行線所構(gòu)成的方格網(wǎng)。因為是每隔整公里繪出坐標縱線和坐標橫線,所以稱之為方里網(wǎng),由于方里線同時又是平行于直角坐標軸的坐標網(wǎng)線,故又稱直角坐標網(wǎng)。在1:1-1:20萬比例尺的地形圖上,經(jīng)緯線只以圖廓線的形式直接表現(xiàn)出來,并在圖角處注出相應(yīng)度數(shù)。為了在用圖時加密成網(wǎng),在內(nèi)外圖廓間還繪有加密經(jīng)緯網(wǎng)的加密分劃短線(圖式中稱“分度帶”),必要時對應(yīng)短線相連就可以構(gòu)成加密的經(jīng)緯線網(wǎng)。1:25萬地形圖上,除內(nèi)圖廓上繪有經(jīng)緯網(wǎng)的加密分劃外,圖內(nèi)還有加密用的十字線。我國的1:50萬-1:100萬地形圖,在圖面上直接繪出經(jīng)緯線網(wǎng),內(nèi)圖廓上也有供加密經(jīng)緯線網(wǎng)的加密分劃短線。
直角坐標網(wǎng)的坐標系以中央經(jīng)線投影后的直線為x軸,以赤道投影后的直線為y軸,它們的交點為坐標原點。這樣,坐標系中就出現(xiàn)了四個象限。縱坐標從赤道算起向北為正、向南為負;橫坐標從中央經(jīng)線算起,向東為正、向西為負。雖然我們可以認為方里網(wǎng)是直角坐標,大地坐標就是球面坐標。但是我們在一幅地形圖上經(jīng)常見到方里網(wǎng)和經(jīng)緯度網(wǎng),我們很習(xí)慣的稱經(jīng)緯度網(wǎng)為大地坐標,這個時候的大地坐標不是球面坐標,它與方里網(wǎng)的投影是一樣的(一般為高斯),也是平面坐標。
02
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北京1954
1954北京坐標系是將我國大地控制網(wǎng)與前蘇聯(lián)1942年普爾科沃大地坐標系相聯(lián)結(jié)后建立的我國過渡性大地坐標系。屬于參心大地坐標系,采用了前蘇聯(lián)的克拉索夫斯基橢球體,其長半軸a=6378245,扁率 f=1/298.3,投影類型為高斯克呂格,基準面:北京54。1954年北京坐標系雖然是蘇聯(lián)1942年坐標系的延伸,但不能說它們完全相同。
03
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西安1980
1978年,我國決定建立新的國家大地坐標系統(tǒng),并且在新的大地坐標系統(tǒng)中進行全國天文大地網(wǎng)的整體平差,這個坐標系統(tǒng)定名為1980年西安坐標系。屬參心大地坐標系。1980年西安坐標系采用1975國際橢球(IAG75),其長半軸a=6378140m;扁率f=1/298.257,投影類型為高斯克呂格,基準面:西安80,以JYD1968.0系統(tǒng)為橢球定向基準,大地原點設(shè)在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn),采用多點定位所建立的大地坐標系。
04
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WGS1984
WGS-84坐標系是美國國防部研制確定的大地坐標系,是一種協(xié)議地球坐標系。原點是地球的質(zhì)心,空間直角坐標系的Z軸指向BIH(1984.0)定義的地極方向,即國際協(xié)議原點CIO,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(gòu)成右手坐標系。WGS-84橢球的兩個基本幾何參數(shù):長半軸a=6378137m;扁率f=1:298.257223563。
PS:一般來講,GPS直接提供的坐標(B,L,H)是WGS-84的坐標,其中B為緯度,L為經(jīng)度,H為大地高即到WGS-84橢球面的高度。實際應(yīng)用中,我國地圖采用的是1954北京坐標系或者1980西安坐標系下的高斯投影坐標(x,y),不過也有一些電子地圖采用1954北京坐標系或者1980西安坐標系下的經(jīng)緯度坐標(B,L),高程一般為海拔高度h。