地理空间座标系统-同一椭球基准内的座标转换

根据前一篇的设计,本篇主要描述同一个椭球基准内的座标转换。怎么理解这句话了,就是不管你拿到的位置点座标是经纬度座标(L、B、H)、或是空间直角座标(X、Y、Z),还是平面座标(x,y,H)只要是在同一个大地座标基准(椭球参数(长短半轴)、座标原点、各轴方向),那么他们之间的座标转换都属于本篇研究的内容。

从上一篇的描述中我们可以知道,在同一个大地座标基准内,可以构建以下三类座标系:

【1】大地球面座标系(大地座标系),此座标系中一点的位置,使用经度、纬度、大地高程(L、B、H)来表示。

【2】大地空间直角座标系,此座标系中一点的位置,使用X、Y、Z来表示

【3】大地投影座标系,此座标系中一点的位置,使用x,y,H来表示。由于在构建此类座标系时,有多种投影方式,因此即使在同一个大地座标基准下,也存在多个大地投影座标系。如北京54墨卡托投影座标系、北京54高斯投影6度分带座标系、北京54高斯投影3度分带座标系等等。

采用上述不同的座标系,在表达地球表面上一点的位置时,座标值都是不同的,但由于他们所采用的座标系都是基于同一个大地座标基准,所以他们之间存在接近无损的数学转换关系。也就是,不管我们拿到上述哪一种座标系中地球表面某点的座标位置,都可以通过数学方法转换到上述几种我们想要的座标点的值,并且这种转换精度基本都没损失。

以北京54座标基准为例:

      

大地球面座标与大地空间直角座标互转

【座标正转】 经度、纬度、高程(LBH)转到XYZ

辅助系数。

【座标反转】 XYZ转经度、纬度、高程(LBH),空间直角座标转经纬度座标有迭代法和直接法

(1)迭代算法

(2)直接算法

大地球面座标与大地投影座标互转-以高斯投影座标转换为例

【座标正算】 经度、纬度(LB)转到x,y

【座标反算】 x,y转到经度、纬度(LB)

同一个大地椭球基准内的座标转换,先整理这几种常见的转换,后续再继续收集。上述转换算法,除在北京54大地座标基准内可用,西安80、WGS84、国家2000等大地基准内同样适用。

下一篇分享,这几种算法的代码实现,采用c#。

 

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