WGS84与CGCS2000坐标系的比较及坐标转换软件编制.docx

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1、目录1 .绪论71. 1课题研究的背景与意义71.1 11九的.71.2 .2课题研究的目的及意义81.3 国内外研究现状82.测量坐标系的基本理论102.1 地球椭球的基本概念102. 2坐标系统的定义与分类112.3tij122. 4我国常用的坐标系统131. 4.1北京坐标系132. 4.2西安坐标系133. 4.3WGS-84坐标系134. 4.4CGCS2000国家大地坐标系183坐标转换参数求解方法研究214.1 基于最小二乘的转换参数求解模型213. 2基于抗差估计的转换参数求解模型233. 3坐标转换参数的算法233.3.1WGS84和CGCS2000坐标转换方法243.3.2

2、求取四参数263.3.2274软件设计与实例验证284. 1软件功能设计284. 1.1开发工具284. 1.2功能设计284. 2数据文件格式说明294. 3软件说明与功能实现304. 4代码模型介绍334. 5实例验证335.结论与展望395.1 结论395. 2存在的问题及发展方向40参考文献40摘要由于历史因素,各个国家和区域因为参考椭球的差异,会产生不同的地球坐标系。在一个国家或区域的各个历史时期，当参考椭球因某种原因改变后,可能会产生不同的地理环境。只有通过仔细掌握不同坐标系的球状体参数、性质及其使用范围,研究了它们间作用的数学模型,具体包括了坐标系的类型选取、标准选定、方式选取以

3、及参数选定,才能更有效地应用于中国测量工作的开展,为国民经济建设作出了相应的贡献。该文还针对建设坐标系的基本要求,阐述了建设公共坐标系的发展、椭球投影体的选取、建设公共坐标系的基本原则和建设方法等,并对它们作了对比、研究与探讨,包括椭球体参数的特点、变换参照系和变换参数的选择1。接着,探讨了座标系的基本理论和主要变换方法,以及高斯正负计算系统和带交换的方法及其变换方法等。在理论上,研究了我国公共座标系和转换系统的基本原理和方法。本文主要涉及了大地坐标系与空间直角坐标系与参数座标系、地球中心座标系的转化、空间直角坐标系的转化、高斯正负计算与带式转化算法。共同坐标系转换理论的探讨,为我们的深入研究

4、提供了有力的理论依据,为共同坐标系转换应用软件的研究提出了必要的方法与技术,从而形成了共同坐标系变换的基本数学模型2。随着以全球导航与定位系统技术为基础的现代空间定位技术的迅速发展,通过探讨各种坐标系间的相互作用并研究其相关因子,以及进行各种坐标系间的精确换算,实现在目标坐标系内能够更正确地使用测量结果,并最大程度地使用已有的测量结果和资料,有着巨大的科学价值与现实意义3。本次研究基于地球测量坐标系理论展开，对地球椭球的相关概念和坐标系理论进行简要阐述，在此基础上对多个坐标系之间的转换模式展开深入研究和阐述，并围绕坐标系变换参数中的问题展开多维度的分析和探索。对于最小二乘原理难以消除的误差以及

5、量纲问题导致的缺陷展开研究，得出抗差估计坐标系转换模型并以此为基础展开解耦计算4。根据相关理论，构建能够转换的坐标系的设计坐标系的软件，能应对多种坐标系转换的需求，确保软件操作简易、设计精美，具备稳定性和实用性,操作简便,计算结果的正确性可适应于日常测量工作的需要,并提供了数据库功能和参数设置功能,使已知信息得以合理的使用与保存。根据实际情况,对新研制出的软件系统进行了检测,主要检验了一下软件系统的稳定性,计算了最小二乘与解貌所计算的结果在不同变换方法下的精度,并对比二者的特性优缺点,分析了公共点分布情况和粗差对求解坐标变换数据的影响,并在此基础上研究抗差估计理论在坐标转换中适用性和局限性。关

6、键词：坐标系；坐标转换；转换参数；公共点；精度AbstractForhistorica1reasons,differentgeodeticcoordinatesystemsmayappearindifferentcountriesandregionsduetodifferentreferencee11ipsoids.Atdifferentstagesinthehistoryofthesamecountryorregion,whenthereferencee11ipsoidchangesforsomereason,differentgeographica1circumstancesmayaris

7、e.On1ybyunderstandingindetai1thee11ipsoidparameters,characteristicsandapp1icationrangeofvariouscoordinatesystems,andstudyingthemathematica1mode1softheirinteraction,inc1udingthemode1se1ection,referencese1ection,methodse1ectionandparameterse1ectionofcoordinatesystems,canWebetterservethedeve1opmentofsu

8、rveyingandmappinginourcountryandmakeduecontributionstotheconstructionofournationa1economy.Inthispaper,thedeve1opmentofcommoncoordinatesystem,se1ectionofe11ipsoid,princip1eofsettingupcommoncoordinatesystemandtheprocessofsettingupcommoncoordinatesystemarediscussedaccordingtotheneedofsettingupthecoordi

9、natesystem.Second1y,theconceptandmaintransformationprocessofcoordinatesystemandGaussianpositiveandnegativeca1cu1ationandbandexchangeca1cu1ationaswe11astransformationformu1aarestudied.Theoretica11y,theprincip1eandprocessofthemutua1transformationofpub1iccoordinatesysteminourcountryareana1yzed.Itmain1y

10、inc1udesgeodeticcoordinatesystemandspatia1rightang1ecoordinatesystemandparametriccoordinatesystem,geocentriccoordinatesystem,spatia1rightang1ecoordinatesystem,Gaussianpositiveandnegativeca1cu1ationandbe1texchangeca1cu1ation.Theresearchofcoordinatesystemconversiontheoryprovidesaso1idtheoretica1founda

11、tionforthefurtherworkofthisthesis,providesthenecessaryformu1asandmethodsforthedeve1opmentofcoordinatesystemconversionapp1icationsoftware,andestab1ishesthemathematica1mode1ofcommoncoordinatesystemconversion.Withtherapiddeve1opmentofmodernspatia1positioningtechno1ogydominatedbyg1oba1navigationposition

12、ingtechno1ogy,itisofgreattheoretica1andtheoretica1foundationforthefurtherworkbetweendifferentcoordinatesystemsandana1yzetheirinf1uencingfactorsinordertoachievethehighprecisiontransitionbetweendifferentcoordinatesystems,ensuretheaccurateuseofmappingresu1tsandmaximizetheuseofexistingmappingresu1tsandd

13、ataundertargetcoordinatesystems.Basedonthebasictheoryofmeasuringcoordinatesystem,thispaperintroducesthebasicconceptofearthe11ipsoidandthecommoncoordinatesysteminourcountry,describesthetransformationmethodsofvariouscoordinatesystems,andemphasizesthedifferentmethodsofso1vingcoordinatetransformationpar

14、ametersbyusingcommonground.Inviewofthe1eastsquareprincip1ecannotresistcoarseerroreffective1y,andoftenproducespatho1ogica1equationsduetodimensiona1prob1ems,acoordinatetransformationparameterso1utionmode1basedonto1eranceestimationandanindependentdecoup1inga1gorithmoftrans1ation,sca1eandrotationparamet

15、ersarepresented.Accordingtothere1evanttheory,acomp1etesetofcoordinatesystemconversionsoftwareisdesigned,whichcanrea1izedifferentformsofcoordinateconversion.Thesoftwareinterfacedesignissimp1eandfriend1y,theoperationissimp1e,theca1cu1ationprecisioncanmeetthedai1ymappingworkrequest,andprovidesthedatabasefunctionandparametersettingfunction,sothattheknowninformationcanbeusedandretainedeffective1y.Basedonanexamp1e,thesoftwaredeve1opedwastestedtoverifythere1iabi1ityofthesoftware,ca1cu1atetheaccuracyof1