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  • 常见坐标系转换.ppt

    2020-08-18 09:06:45
    常见的各种坐标系总结以及坐标转化相关基础知识
  • 主要完成常见坐标系的转换,包括: WGS84(国际通用坐标系)<--->GCJ02(中国火星坐标系,高德地图坐标系)<--->BD09(百度地图坐标系)
  • 本文主要针对坐标系的基本概念、坐标系的建立和常见坐标系的基本情况做了简单介绍,为后续系列教程《ArcGIS坐标系的转换》奠定基础,适合从事测绘、遥感、导航、无人机、地理信息系统的专业人士和学生进行学习交流。
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  • 几种常见坐标系的相互转换 坐标系的转换是我们在地理数据的使用过程中经常会遇到的问题,像大家经常提到的54转8080转2000WGS84转2000等等,以及ArcGIS经常提到的地理坐标系转投影坐标系、投影坐标系转地理坐标系、6...

    几种常见坐标系的相互转换

    坐标系的转换是我们在地理数据的使用过程中经常会遇到的问题,像大家经常提到的54转8080转2000WGS84转2000等等,以及ArcGIS经常提到的地理坐标系转投影坐标系、投影坐标系转地理坐标系、6°分带转3°分带、跨带转换等等,转换思路基本如下:

    一、大地坐标系与空间直角坐标系之间的转换
    同一坐标参照系下,大地坐标(B,L,H)和空间之间坐标系(X,Y,Z)之间可以通过公式直接转换。
    ①大地坐标系(B,L,H)到空间直角坐标系(X,Y,Z)的转换

    ②空间直角坐标系(X,Y,Z)到大地坐标系(B,L,H)的转换

    相同参考基准的大地坐标和空间直角坐标之间的转换需要知道该椭球的参数即可。

    二、大地坐标系与高斯平面直角坐标系之间的转换
    同一坐标参照系下,大地坐标(B,L)和高斯平面直角坐标系(x,y)可以直接转换。
    ①高斯正算:由大地坐标(B,L)向高斯平面直角坐标(x,y)的转换,公式略。
    ②高斯反算:由高斯平面直角坐标系(x,y)向大地坐标系(B,L)的转换,公式略。

    三、不同大地坐标系的三维转换(不同参考基准)
    不同参考基准的三维转换一般都是通过空间直角坐标系之间的关系计算

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  • 2 地理空间参考系——常见坐标系

    千次阅读 2015-01-21 23:02:56
    地理坐标系   用地理经纬度表示... 直角坐标系,X轴为经度方向(沿赤道方向),一般是西指向东。y轴垂直于赤道方向,一般由南指向北。单位毫米、厘米、米、千米、公里等长度单位。  大地坐标系 (未完待续)

             地理坐标系       

             地理经纬度表示地球表面上点位的空间坐标系。是属于球面坐标。常见的单位有度、分、秒、度分秒。


             投影平面坐标系

             直角坐标系,X轴为经度方向(沿赤道方向),一般是有西指向东。y轴垂直于赤道方向,一般由南指向北。单位有毫米、厘米、米、千米、公里等长度单位。

         投影平面直角坐标系室友地理坐标系+投影方式得来。


             大地坐标系

             椭球面为参考面以法线为参考线,用大地经度表示地面点在椭球面上位置的的空间坐标系。——在测量中使用的坐标系,通常投影方式为高斯-克吕格,椭球参数常见的有北京54(科拉索夫斯基椭球)、西安80(I.U.G.G.)椭球、中国2000。最显著的特点就是分带,按照标准比例尺的不同,有6度带和3度带之分。

         在MapGIS中大地坐标系的比例尺和单位是唯一确定的,比例尺是1:1,单位是米,也就是图上所表达的内容就是实地测量的内容。


           误区解读

           在这过程中容易产生的错误认识是对数据的判读:如下面几个数据

    图1

    图2

    图3

    图4

             图1,图4. 如果其数据范围(标尺显示范围)如果是x(-180,-180),y(-90,90)那么这个数据肯定是经纬度的数据,其坐标类型为地理坐标系,属于球面坐标。很多人会由于其直观的表现把它判断为平面坐标系。

            图2和图3是遇到问题最多的坐标系统,很多人拿到这个数据看到图框上面标注的是经纬度,就会认为这个是球面坐标系统,甚至在做栅格校正的时候使用经纬度去矫正这个数据,这就是大错特错。这个数据其实是投影平面坐标系,也就是他是在地里坐标系的基础上进行投影得到的坐标系。图2的投影方式是割圆锥投影(如兰伯特或者亚尔波斯)这种地图在我们国家的中国地图中使用最多。大家可以想象一下吧中国地图放进去,是什么效果,这部分内容可以参看http://blog.csdn.net/wujianyouhun/article/details/42878899这个帖子。图3的投影方式是等差分标准纬线多圆锥投影,其投影方式在我们常见的地图册中世界地图都用这种方式。也是我们国家对世界地图惯用的投影方式。

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  • 常见的地理坐标系与投影坐标系

    千次阅读 2021-05-17 19:59:01
    1. 地理坐标系 1.1 GCS_WGS_1984 信息: GCS_WGS_1984(Geographic Coordinate System地理坐标系, World Geodetic System世界大地测量系统) WKID: 4326 Authority: EPSG Angular Unit(角度单位): Degree (0....

    1. 地理坐标系

    1.1 GCS_WGS_1984

    信息:
    GCS_WGS_1984(Geographic Coordinate System地理坐标系, World Geodetic System世界大地测量系统)
    WKID: 4326 Authority: EPSG

    Angular Unit(角度单位): Degree (0.0174532925199433)
    Prime Meridian(本初子午线): Greenwich (0.0)(格林尼治)
    Datum(基准面): D_WGS_1984
    Spheroid(椭球体): WGS_1984
    Semimajor Axis(长半轴): 6378137.0
    Semiminor Axis(短半轴): 6356752.314245179
    Inverse Flattening(扁率): 298.257223563

    1.2 GCS_Beijing_1954

    GCS_Beijing_1954
    WKID: 4214 Authority: EPSG

    Angular Unit: Degree (0.0174532925199433)
    Prime Meridian: Greenwich (0.0)
    Datum: D_Beijing_1954
    Spheroid: Krasovsky_1940
    Semimajor Axis: 6378245.0
    Semiminor Axis: 6356863.018773047
    Inverse Flattening: 298.3

    1.3 GCS_Xian_1980

    GCS_Xian_1980
    WKID: 4610 Authority: EPSG

    Angular Unit: Degree (0.0174532925199433)
    Prime Meridian: Greenwich (0.0)
    Datum: D_Xian_1980
    Spheroid: Xian_1980
    Semimajor Axis: 6378140.0
    Semiminor Axis: 6356755.288157528
    Inverse Flattening: 298.257

    1.4 GCS_China_Geodetic_Coordinate_System_2000

    WGS84与CGCS2000是基本一致的,采用的参考椭球非常相近,因此,可以认为CGCS2000和WGS84是相同的。

    GCS_China_Geodetic_Coordinate_System_2000
    WKID: 4490 Authority: EPSG

    Angular Unit: Degree (0.0174532925199433)
    Prime Meridian: Greenwich (0.0)
    Datum: D_China_2000
    Spheroid: CGCS2000
    Semimajor Axis: 6378137.0
    Semiminor Axis: 6356752.314140356
    Inverse Flattening: 298.257222101

    2. 投影坐标系

    2.1 UTM
    1. UTM投影全称为“通用横轴墨卡托投影”,英文名称为Universal Transverse Mercator。基于地理坐标系统 GCS_WGS_1984。
    2. UTM采用了网格的分带,由美国制定,起始分带不在本初子午线,而是在180度。UTM投影采用6度分带,从东经180度(或西经180度)开始,自西向东算起,因此1带的中央经线为-177(-180 -(-6)),而0度经线为30带和31带的分界,这两带的分界分别是-3和3度。
    3. 纬度采用8度分带,从80S到84N共20个纬度带(X带多4度),分别用C到X的字母来表示。为了避免和数字混淆,I和O没有采用。UTM的“false easting”值为500公里,而南半球UTM带的“false northing”为10000公里。
      信息:
      WGS_1984_UTM_Zone_1N
      WKID: 32601 Authority: EPSG
      Projection(投影): Transverse_Mercator(横轴墨卡托)
      False_Easting(东伪偏移): 500000.0
      False_Northing(北伪偏移): 0.0
      Central_Meridian(中央经线): -177.0
      Scale_Factor(比例因子): 0.9996,即中央经线投影后的长度为其投影前的0.9996倍。比例因子k=投影后的长度/投影前的实际长度。则标准割线和中央经线的经度差为1.6206°,即1°37′14.244″。
      Latitude_Of_Origin(纬度原点): 0.0
      Linear Unit(长度单位): Meter (1.0)
      Geographic Coordinate System: GCS_WGS_1984
      Angular Unit: Degree (0.0174532925199433)
      Prime Meridian: Greenwich (0.0)
      Datum: D_WGS_1984
      Spheroid: WGS_1984
      Semimajor Axis: 6378137.0
      Semiminor Axis: 6356752.314245179
      Inverse Flattening: 298.257223563
    2.2 Beijing_1954、Xian_1980、CGCS2000
    1. 这三种都是只针对中国的投影,因此需要知道中国的经纬度范围:
      (1)最东端:东经135度2分30秒 黑龙江和乌苏里江交汇处
      (2)最西端:东经73度40分 帕米尔高原乌兹别里山口(乌恰县)
      (3)最南端:北纬3度52分 南沙群岛曾母暗沙
      (4)最北端:北纬53度33分 漠河以北黑龙江主航道(漠河)
    2. 三种投影均采用高斯-克吕格投影,只是相应的地理坐标系不同。三种投影的编号与参数都是相似的。有6度和3度两种分带投影,1:2.5万 -1:50万比例尺地形图采用经差6度分带,1:1万比例尺的地形图采用经差3度分带。
    3. 6度分带从本初子午线开始,按经差6度为一个投影带 自西向东划分,全球共分60个投影带,带号分别为1-60。3度投影带是从东经1度30秒经线开始,按经差3度为一个投影带自西向东划分,全球共分120 个投影带。
    4. 信息,以Beijing_1954为例:(6度分带,带号13至23)
      Beijing_1954_GK_Zone_13
      WKID: 21413 Authority: EPSG
      Projection: Gauss_Kruger
      False_Easting: 13500000.0
      False_Northing: 0.0
      Central_Meridian: 75.0
      Scale_Factor: 1.0
      Latitude_Of_Origin: 0.0
      Linear Unit: Meter (1.0)
      Geographic Coordinate System: GCS_Beijing_1954
      Angular Unit: Degree (0.0174532925199433)
      Prime Meridian: Greenwich (0.0)
      Datum: D_Beijing_1954
      Spheroid: Krasovsky_1940
      Semimajor Axis: 6378245.0
      Semiminor Axis: 6356863.018773047
      Inverse Flattening: 298.3
      信息:(3度分带,带号25至45)
      Beijing_1954_3_Degree_GK_Zone_25
      WKID: 2401 Authority: EPSG
      Projection: Gauss_Kruger
      False_Easting: 25500000.0
      False_Northing: 0.0
      Central_Meridian: 75.0
      Scale_Factor: 1.0
      Latitude_Of_Origin: 0.0
      Linear Unit: Meter (1.0)
      Geographic Coordinate System: GCS_Beijing_1954
      Angular Unit: Degree (0.0174532925199433)
      Prime Meridian: Greenwich (0.0)
      Datum: D_Beijing_1954
      Spheroid: Krasovsky_1940
      Semimajor Axis: 6378245.0
      Semiminor Axis: 6356863.018773047
      Inverse Flattening: 298.3
    2.3 阿尔伯斯(Albers)等积投影
    1. 信息,这个需要自定义,下面这个配置是比较适合中国地区的:
      AEA_WGS_1984
      Authority: Custom
      Projection: Albers
      false_easting: 0.0
      false_northing: 0.0
      central_meridian(中央经线): 105.0
      standard_parallel_1(标准纬度1): 25.0
      standard_parallel_2(标准纬度2): 47.0
      latitude_of_origin: 0.0
      Linear Unit: Meter (1.0)
      Geographic Coordinate System: GCS_WGS_1984
      Angular Unit: Degree (0.0174532925199433)
      Prime Meridian: Greenwich (0.0)
      Datum: D_WGS_1984
      Spheroid: WGS_1984
      Semimajor Axis: 6378137.0
      Semiminor Axis: 6356752.314245179
      Inverse Flattening: 298.257223563
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  • 常见导航坐标系定义

    千次阅读 2020-10-20 11:18:27
    常见坐标系 在导航系统中几种常见的坐标系:大地坐标系,地心惯性参考系,地心地固参考系,切平面坐标系,随体坐标系。 文章目录常见坐标系一、大地坐标系,WGS84(WorldGeodeticCoordinateSystem1984)二、地心...

    常见坐标系

    在导航系统中有几种常见的坐标系:大地坐标系,地心惯性参考系,地心地固参考系,切平面坐标系,随体坐标系。其中大地坐标系和地心惯性参考系是非加速参考系,不随地球自转。地心地固坐标系和切平面坐标系以地球自转速度转动。随地坐标系相对于惯性参考系定义,用以描述航行器的运动姿态。


    一、大地坐标系,WGS84(WorldGeodeticCoordinateSystem1984)

    这是为GPS全球定位系统建立的坐标系统。WGS-84坐标系的原点在地球质心,Z轴指向BIH1984.0定义的协定地球极(CTP)方向,X轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点,Y轴和Z、X轴构成右手坐标系。其参数为经度、纬度、海拔高度。

    其基本参数如下:

    长半径:a=6378137±2(m);
    地球引力和地球质量的乘积:GM=3986005×108m3s-2±0.6×108m3s-2;
    正常化二阶带谐系数:C20=-484.16685×10-6±1.3×10-9;
    地球重力场二阶带球谐系数:J2=108263×10-8
    地球自转角速度:ω=7292115×10-11rads-1±0.150×10-11rads-1
    扁率f=0.003352810664

    二、地心惯性参考系,ECI(The Earth-centered inertial frame){i}

    ECI:地心惯性坐标系是牛顿运动定律适用的非加速参考系,原点在地心,ox轴过0经线与赤道焦点,oy轴过90经线与赤道交点,oz轴指向北极星。

    三、地心地固参考系,ECEF(Earth-Centered, Earth-Fixed){e}

    ECEF坐标系与地球固联,且随着地球转动。图中O即为坐标原点,位置在地球质心。X轴通过格林尼治线和赤道线的交点,正方向为原点指向交点方向。Z轴通过原点指向北极。Y轴与X、Z轴构成右手坐标系。

    下图中可以直观的看出ECEF和WGS84坐标系的区别
    图中,φ、λ表示纬度和经度,是WGS84坐标系的参数,x、y、z为ECEF坐标系的描述。从图中可以看出,目标点X标记处在不同坐标系下描述的区别。
    图中,φ、λ表示纬度和经度,是WGS84坐标系的参数,x、y、z为ECEF坐标系的描述。从图中可以看出,目标点X标记处在不同坐标系下描述的区别。

    三、局部切线平面,北东地坐标系{n}

    通常将其定义在随航行器一起移动的地球表面的切线平面上,从定义来分类,局部切线平面可分为基于垂直和水平尺寸定义的平面,其表现在纵坐标为上还是下。纵坐标为上时,称为ENU(东、北、天)坐标系,主要用于地理方面;纵坐标为下时,称为NED(北、东、地)坐标系,特别用于航空航天。北东地坐标系也叫导航坐标系,是我们日常生活中所使用的坐标系。 对于该系统,x轴指向真北,y轴指向东。分别使用两个角度l和μ表示经度和纬度。 z轴指向垂直于地球表面的向下方向。在这里插入图片描述
    上图为ENU坐标系,该坐标系即为控制装置所在位置的“平面坐标系”,又称为地理坐标系。

    四、随体坐标系(Body Frame){b}

    随体坐标系相对于惯性参考系(对于船舶,惯性参考系(用{e}或{n}表示))描述了船舶的位置和方向,所以船舶的线速度和角速度应在随体坐标系中表示。 通常将原点ob选择为与水面线的中点重合。 这一点称为CO。 对于船舶,选择xb,yb和zb轴与惯性主轴重合。

    载体坐标系指的是以载体的质心为原点,OX沿纵轴方向,即载体前进方向,Z轴沿载体侧轴方向,指向右翼,Y沿载体竖轴方向,是右手坐标系而成(即指向天)。总的来说,载体坐标系相对于地理坐标系的关系就是载体的姿态。在我们的实际控制当中,我们关心的显然是载体坐标系相对于地理坐标系之间的变化,所以我们通常使用的旋转矩阵是把“地理”坐标系转到“载体”坐标系的矩阵,从而实现对控制目标(载体)的姿态控制。由地理坐标系到载体坐标系的转换常用的有三种方式:四元数、欧拉角、方向余弦矩阵。

    导航的基本原则就是保证两个基本坐标系的正确转化,没有误差。只有实现了这个原则,载体才可以在自己的坐标系中完成一系列动作而被转换到地理坐标系中。

    参考: (https://www.cnblogs.com/ethanda/p/10325109.html).

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