坐标系转换公式

坐标系转换公式青岛海洋地质研究所戴勤奋译(Email:qddqinfen@cgs.gov.cn)本文译自国际石油技术软件开放公司(http:www.posc.org)文献“CoordinateConversions and Transformations including Formulas"part 2 -"Formulas for CoordinateOperations other than Map Projections”。原文献由EPSG(欧洲石油勘探组织)编写，初稿时间1995，最新更新时间2004年1月。世界各国参考椭球体参数及基准面转换参数，可参考http://www.globalsecuritv.org/military/library/policy/armv/fm/6-2/appe2.htm#tabe 22).1.前言坐标系转换问题在工作中经常会遇到，例如，在陆地和海洋的地震勘探中，当今最便捷的定位方法是GPS卫星定位，可是GPS定位数据是WGS84坐标系上的数据，而各国采用的往往是早先建立的国家坐标系，为了避免出现矛盾，就需要将WGS84定位数据转换到国家坐标系上。如果将实测定位坐标或说原大地坐标用XYZ直角坐标（地心坐标系）来表示，而不是用经纬度，那么坐标系转换就会容易得多。然而，欲获取地球表面任一点的XYZ值，必须己知该点相对大地坐标系椭球面的高度，当然你可以假设该点位于椭球面上，高度为零，但这种情况在实际中很少见。因此，必须考虑坐标点的高度，且记：是相对椭球面的高度。坐标点相对WGS84椭球面的高度可以通过GPS测量得到，但相对其它大地坐标系椭球面的高度却不容易直接得到。大地测量获取的通常是与重力相关的高度值，也就是相对国家高程基准的高度，高程基准是特定海区的平均海平面，由长期观测数据的综合推算而得，采用传统方法联测建立的水准点都是以该大地水准面为基准的。因此，如果大地水准面相对椭球面的高度已知，坐标点相对椭球面的高度就不难得到门了。可是在全球大部分地区，大地水准面相对椭球面的高度数据往往精度不足。不过全球、及全球部分地区与国家己经建立了大地水准面的数学模型，随着卫星和地面重力数据的不断积累，大地水准面模型的精度正在不断提高。通过高精度大地水准面数据，就可将实测高程转换成相对椭球面的高度，实现坐标系的转换。不过，如无法得到坐标点相对椭球面的高度，可以假设高度值为零，一般不会导致水平坐标值产生太大的偏差。在卫星探测早期阶段，由于大地坐标系之间的关系还未能明确定义，并且数据本身的精度也不高，通常采用dX,dY,dZ(两椭球参心差值)三参数法进行坐标系转换。该方法假定两个大地坐标系的直角坐标轴相互平行，当然这种假设通常是不成立的。对一个国家或地域的局部地区来说，该假设引起的误差可以忽略，一般小于数据的观测精度。然而，随着数据的不断积累、认知的不断深入及探测方法精度的不断提高，人们逐渐发现，当精度要求较高时，三参数转换法既不适合在全球范围应用，也不适合地域广大的国家与地区应用。对石油勘探而言，在特定的勘探许可区内，三参数转换法也许完全能满足精度要求，但并不能由此假定此区块的转换参数就一定适合邻近地区。最简单的坐标系转换方法就是上述三参数法，通过两坐标系的原点位移实现，莫洛金斯