考系不同，通过不同坐标系之间的转换来满足不同工程测量的需求。在同坐标系下又有不同的坐标表示方式，例如大地坐标空间直角坐标平面坐标。不同坐标系之间的相互转换，相同坐标系下不同坐标之间的转换，都会运用各自对应的转换模型进行转换。不同坐标系之间的相互转换，本文中主要采用了三种模型，即三参数模型四参数模型和七参数模型。相同坐标系下的坐标转换，通过选择相应的参考椭球运用相应的转换模型进行转换。坐标转换数据处理过程复杂，模型参数计算涉及最小二乘原理和矩阵运算，所以利用计算机进行坐标转换，既节省了时间，又能提高计算结果的准确性。本文就基于平台编写坐标转换程序以及设计坐标转换系统用户界面，利用强大的矩阵运算能力以及丰富的函数，能够方便快捷的实现坐标转换。关键词坐标系，坐标转换，参数模型，ⅡⅢ摘要Ⅰ英文摘要ⅡⅢ第章引言研究的背景及意义坐标系间转换的研究现状研究的内容和目标第二章大地测量坐标系统地球表面大地水准面和椭球体三种常用坐标空间坐标大地坐标平面坐标基准常用坐标系年北京坐标系年国家坐标系坐标系国家大地坐标系地方坐标系第三章坐标转换的理论及其方法坐标转换模型三参数模型四参数模型七参数模型坐标转换中参数的求解方法三点法多点法大地坐标与空间直角坐标间的转换大地坐标转换成空间直角坐标空间直角坐标转换成大地坐标Ⅳ第四章坐标转换系统设计及其实现简介利用实现坐标转换的可行性系统结构与功能设计总体功能设计系统设计算法框图系统界面设计第五章坐标转换系统程序与实例检测坐标转换系统程序文件读取角度和弧度的转换空间直角坐标与大地坐标转换程序参数转换模型程序系统控件程序实例检测第六章总结与展望致谢参考文献附录第章引言第章引言研究的背景及意义测绘在国防建设以及工程建设中起着重要的作用，随着社会建设的发展，对测绘提出了更高的要求。测绘工作应用于国民经济建设和社会发展的各个领域，例如，城市规划铁路工程水利工程港口工程采矿工程军事工程等等诸多的领域。而其中的测绘工作最主要的就是获取点位的空间坐标，通过这些点位的空间坐标完成各类工程的施工放样变形监测地形成图等等。坐标系统的建立最先要确定的是参考椭球体，随着人类对地球以及地理空间认识的进步，在测绘科学发展的过程中提出了多种参考椭球体，最常见的有克拉索夫斯基椭球体年国际椭球体椭球体等。原始的坐标测量是通过光学仪器，这样不可避免的会受到近地面大气和地球曲率的影响，在通视条件上也收到限制。随着现代科技的进步，测绘仪器也得到了发展，全站仪电子水准仪等等的问世，使得测量工作向着更精准更智能化发展，从而改变了最原始的大地测量。另外，由于每个国家大地坐标的建立和发展具有它特殊的历史特性，使得目前仅常用的大地坐标系就超过个。即使在同个国家，在不同历史时期由于经济发展变化以及本国测绘事业的发展，也会产生不同的坐标系。例如，我国建国之初，为尽快搞好基础建设，从前苏联引入我国坐标原点，采用的就是克拉索夫斯基椭球体结合我国实际情况建立的北京坐标。随着测绘事业的发展，北京坐标系的缺陷也逐渐暴露出来，因此就有了国家坐标系，这也是目前国内最主要的坐标系统之。随着卫星技术的发展，卫星定位导航以及卫星遥感已经成为当前测绘事业最前沿的课题，我国因此又建立了中国大地坐标系。在实际的测量工作中，在些地方由于国家建设的紧急性，来不及建立国家级的大地控制网，往往需要先建立局部的坐标系，然后再将这些坐标统到国家大地控制网中。放眼全球，美国卫星导航系统的研制成功，引领了全球测绘事业空前的发展。卫星导航系统满足了全范围全天候连续实时以及三维导航和定位的要求。正因为的这些特性受到了测绘工作者的青睐，并很快应用在测绘事业中。但是由于坐标系统的不同，使得技术的推广受到障碍。描述卫星的运动，表示测站位置和处理观测数据，需要建立与之相应的坐标第章引言系统。测量通常采用的坐标系统是协议天球坐标系和协议地球坐标系。协议天球坐标系采用的是年大地坐标系，其主要参数为长半轴扁率。而我国目前使用的坐标系为北京坐标系西安坐标系以及地方坐标系，它们的主要参数为长半轴扁率。基于以上产生各种不同坐标系的原因，为满足不同测量工作的需求，坐标转换变得尤为重要。在全球化的进程中，越来越多的要求全球测绘资料形成规范统，尤其是坐标系统的统。同点的坐标因所在的坐标系不同而不同，实现这些不同坐标系之间的转换是测绘最基础的数据处理工作。为使实现坐标转换，测绘工作者做了大量的研究工作，各种转换理论和方法被提出，并已经有许多坐标转换软件被开发出来。本文就工程测量中坐标系和坐标转换算法的实现进行研究，来进步解决坐标转换的问题。坐标系间转换的研究现状就目前我国常用的坐标系统而言，即北京坐标系西安坐标系坐标系国家坐标系以及地方坐标系，就是要实现这些坐标系之间的相互转换。目前坐标转换主要使用的模型有三参数模型四参数模型和七参数模型。三参数模型是指假设两个椭球体短轴长轴相互平行，零经线为本初子午线，那么这两个坐标系之间的转换只需要三个平移参数。四参数模型包含两个平移参数个旋转参数个尺度因子。四参数实际只是个平面坐标的转换，往往会加上高程异常改正来实现真正的三维坐标转换。七参数模型即布尔沙沃尔夫模型我国简称为布尔沙模型或称为七参数赫尔墨特变换。该模型共有七个参数，三个平移参数，三个旋转参数，个尺度参数。七参数转换是最经典的转换模型，它的转换精度相较于前两者要高。研究的内容和目标本文就工程测量中坐标系与坐标转换算法的实现进行研究，首先了解目前国内主要的坐标系统并熟知它们所采用的参考椭球体，即北京坐标系西安坐标系坐标系国家大地坐标系以及地方坐标系，参考椭球体有克拉索夫斯基椭球体年国际椭球体椭球体以及。研究实现这些坐标系之间相互转换所用到的模型，以及相同坐标系下不同坐标之间第章引言转换的方法。要实现坐标精确快速地转换就要选择适当的平台，例如利用的计算机以及编程软件等。本文是利用软件的强大数据处理功能以及其丰富的函数根据转换模型编写程序。因此要熟悉编程语言以及相关矩阵运算，掌握用利用进行测量数据核心方法。根据现有的转换模型三参数模型四参数模型七参数模型，结合最小二乘原理，利用平台编写程序，通过读取原始数据计算出相应的模型参数，最终实现各坐标系之间的转换对于相同坐标系下的不同表示方式的坐标间的转换，根据它们之间的理论转换公式编写程序实现转换。为方便快捷地实现以上两种坐标的转换，利用用户界面设计功能，设计个能够通过操作系统界面控件来实现坐标转换。本坐标转换系统在进行相同坐标系下不同坐标转换时，能够选择相应的椭球体并会输出椭球体的长半轴和扁率进行不同坐标系之间的相互转换时，选择要转换的两种坐标系并选择要使用的转换模型三参数模型四参数模型七参数模型点击转换控件，通过读取公共点文件和要转的坐标文件即可完成坐标转换，转换后的坐标将输出到指定的数据文件中。第二章大地测量坐标系统第二章大地测量坐标系统为了确定地面点位的空间位置，需要建立各种坐标系。点的空间位置须用三维坐标来表示，在测量工作中，般将点的空间位置用球面或平面位置二维和高程维来表示，它们分别属于大地坐标系平面直角坐标系和高程系统在卫星测量中，用到三维空间直角坐标系。在各种坐标系之间，对于地面点的坐标和各种几何元素可以进行换算。坐标系的类型很多，例如笛卡尔坐标系它的坐标轴是相互正交的，曲线坐标系是由多个截面所组成的。在空间直角坐标系即笛卡尔坐标系中，用原点到点的矢径在各个坐标轴上的投影长度来表示的坐标大地坐标系，是用点与若干参考面的距离和角度值来表示的坐标系。在测量工作中，点位的确定不仅需要坐标系，还需要个基准，这样才能形成个完整坐标参照系，才能准确的确定点的位置。这个基准在于我们选择怎样的参考系统，即参考椭球体。因此，地面上同点的坐标会因坐标系不同而不同，即使同参考系统下，不同的做坐标表示方式也会使坐标不样。这样就涉及到了坐标之间相互转换的问题，即本文研究的内容。地球表面大地水准面和椭球体地球是个两极稍扁赤道略鼓的不规则球体。地球的自然表面有海洋平原丘陵高山等起伏形态，是个不规则的曲面。地球表面最高处即是珠穆朗玛峰高达米，最低处是马里亚纳海沟深达米，但与余公里的地球半径相比，只能算是极其微小的起伏。就整个地球表面而言，陆地面积约占，海洋面积约占，可以认为是个由水包围的球体。这样个不规则的球体，就是大地测量中要研究的球体，地球表面虽然变化异常，高低起伏很大，但是相对其半径就微小了。因此人们设想全球海洋水面平静下来，形成平均海平面，并穿过陆地包围整个地球，形成个闭合曲面。将此定义为大地水准面，并以此代表整个地球的实际形体。大地水准面是外业工作的基准面。由于地球自然表面的起伏图和内部物质分布的不均匀，重力受其影响，使垂线方向产生不规则变化，因而影响了大地水准面，使其也产生不规则的起伏，形成个复杂的曲面，如图所示。第二章大地测量坐标系统图地球自然表面与大地水准面这样不规则的球体建立投影是十分困难的，也就无法确定地面点的准确位置了。就这个问题，可以选择个非常接近大地水准面并能用数学公式表达的几何形体建立个投影面。这个形体是以地球自转轴为短轴，以赤道直径为长轴的椭球绕旋转而形成的椭球体，成为地球椭球体，如图所示，作为地球的理论球体。图地球椭球体第二