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西安市碑林區(qū)華測(cè)測(cè)量?jī)x器經(jīng)營(yíng)部


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經(jīng)營(yíng)模式:經(jīng)銷商

商鋪產(chǎn)品:82條

所在地區(qū):陜西西安市

聯(lián)系人:惠超超 (經(jīng)理)

技術(shù)文章

WH2000坐標(biāo)系與CGCS2000坐標(biāo)系的關(guān)系

閱讀:77發(fā)布時(shí)間:2024-11-30

閱讀本文章的朋友,可以帶著以下四個(gè)問(wèn)題進(jìn)行閱讀,相信對(duì)理解WH2000坐標(biāo)系會(huì)有一些幫助。

    一、WH2000坐標(biāo)系與CGCS2000坐標(biāo)系的關(guān)系;
    二、為何武漢市要建立獨(dú)立的WH2000坐標(biāo)系;
    三、WH2000坐標(biāo)系的投影參數(shù)如何設(shè)置;
    四、千尋CORS如何直接測(cè)量WH2000坐標(biāo)成果。

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        較近很多湖北的用戶反應(yīng)武漢規(guī)劃和國(guó)土系統(tǒng)全面采用武漢2000國(guó)家坐標(biāo)系(簡(jiǎn)稱WH2000),被弄的一頭霧水,不知道武漢2000國(guó)家坐標(biāo)系為何物?

        現(xiàn)以我學(xué)習(xí)、了解的知識(shí),將WH2000坐標(biāo)系與CGCS2000坐標(biāo)系的關(guān)系,高斯投影帶來(lái)的變形,武漢建立WH2000坐標(biāo)系的意義以及如何直接測(cè)量WH2000坐標(biāo)整理如下內(nèi)容,供大家借鑒或參考。如

有錯(cuò)誤紕漏處,還請(qǐng)大家指出。


一、CGCS2000坐標(biāo)系的定義


        WH2000坐標(biāo)系是基于2000國(guó)家大地坐標(biāo)系建立的區(qū)域獨(dú)立坐標(biāo)系,因此要弄清楚WH2000坐標(biāo)系的定義,就要先弄清楚2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的定義是什么?

1
為什么要使用CGCS2000坐標(biāo)系?

        2000國(guó)家大地坐標(biāo)系,是中國(guó)新一代大地坐標(biāo)系,2018年7月1日已經(jīng)全面啟用。以地球質(zhì)量中心為原點(diǎn)的地心大地坐標(biāo)系,是21世紀(jì)空間時(shí)代通用的基本大地坐標(biāo)系。以空間技術(shù)為基礎(chǔ)的

地心大地坐標(biāo)系,是中國(guó)新一代大地坐標(biāo)系的適宜選擇。地心大地坐標(biāo)系可以滿足大地測(cè)量、地球物理、天文、導(dǎo)航和航天應(yīng)用以及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的廣泛需求。

        北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)就是采用CGCS2000坐標(biāo)系,測(cè)繪用戶可以使用千尋CORS直接測(cè)量得到點(diǎn)位的CGCS2000坐標(biāo)。

2
CGCS2000坐標(biāo)系的定義?
        2000國(guó)家大地坐標(biāo)系是一個(gè)空間直角坐標(biāo)系,它的定義:
        ? 原點(diǎn)的位置:包括海洋和大氣的整個(gè)地球的質(zhì)量中心
        ? X軸的定向:X軸指向BIH1984.0定義的零子午面與協(xié)議赤道的交點(diǎn)
        ? Z軸的定向:Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議極地方向(BIH國(guó)際時(shí)間局)
        ? Y軸的定向:Y軸按右手坐標(biāo)系確定

        CGCS2000參考橢球的定義常數(shù)是:
        長(zhǎng)半軸a=6378137.0m;
        扁率f=1/298.257222101;
        地球的地心引力常數(shù) (包含大氣層)GM = 3986004.418×E8m3s-2;
        地球角速度w=7292115.0×E-11 rad S-1。


二、高斯投影



        高斯投影一般指高斯-克呂格投影。高斯-克呂格投影是由德國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家高斯于19 世紀(jì)20 年代擬定,后經(jīng)德國(guó)大地測(cè)量學(xué)家克呂格于1912 年對(duì)投影公式加以補(bǔ)充,故稱為高

斯-克呂格投影,又名"等角橫切橢圓柱投影",是地球橢球面和平面間正形投影的一種。
PS:高斯投影、橫軸墨卡托投影、等角橫切橢圓柱投影是同一個(gè)投影方法,只是不同的命名方式而已。

        假想有一個(gè)橢圓柱面橫套在地球橢球體外面,并與某一條子午線(此子午線稱為子午線或軸子午線)相切,橢圓柱的中心軸通過(guò)橢球體中心,然后用一定投影方法,將子午線兩側(cè)各一

定經(jīng)差范圍內(nèi)的地區(qū)投影到橢圓柱面上,再將此柱面展開(kāi)即成為投影面,此投影為高斯投影。

        將地球橢球面正形投影到平面上,就是大家熟悉的大地坐標(biāo)BLH(緯度、經(jīng)度、大地高)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)NEH(北坐標(biāo)、東坐標(biāo)、正常高,也有地方用“xyh"表示)。

1
高斯平面直角坐標(biāo)系



        高斯平面直角坐標(biāo)系定義:在投影面上,子午線和赤道的投影都是直線,并且以子午線和赤道的交點(diǎn)0作為坐標(biāo)原點(diǎn),以子午線的投影為橫坐標(biāo)x軸,以赤道的投影為縱坐標(biāo)y軸。

        高斯平面直角坐標(biāo)系的x軸指向北方向,y軸指向東方向,與平面直角坐標(biāo)系xy軸定向相反。

        高斯投影6度帶:自0子午線起每隔經(jīng)差6自西向東分帶,依次編號(hào)1,2,3,…。帶號(hào)用N表示,子午線的經(jīng)度用L0表示,它們的關(guān)系是:L0=6N-3。

        高斯投影3度帶:它的子午線一部分同6度帶子午線重合,一部分同6度帶的分界子午線重合,如用n表示3度帶的帶號(hào),L0表示帶子午線經(jīng)度,它們的關(guān)系是:L0=3n。



        在我國(guó)x坐標(biāo)都是正的,y坐標(biāo)的較大值(在赤道上,6°帶)約為330km。為了避免出現(xiàn)負(fù)的橫坐標(biāo),可在橫坐標(biāo)上加上500,000m(此數(shù)值稱為東常數(shù))。此外還應(yīng)在坐標(biāo)前面再冠以帶號(hào)。這種

坐標(biāo)稱為國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)。

2
高斯投影的變形特征
        投影變形:橢球面是一個(gè)凸起的、不可展平的曲面。將這個(gè)曲面上的元素(距離、角度、圖形)投影到平面上,就會(huì)和原來(lái)的距離、角度、圖形呈現(xiàn)差異,這一差異稱為投影變形。
  
        投影變形的形式:角度變形、長(zhǎng)度變形和面積變形。

        高斯克呂格投影的變形分析:
        ①經(jīng)線上無(wú)變形,滿足投影后長(zhǎng)度比不變的條件;
        ②除經(jīng)線上長(zhǎng)度比為1以外,其它任何點(diǎn)長(zhǎng)度比均大于1;
        ③在同一條緯線上,離經(jīng)線越遠(yuǎn)則變形越大,較大值位于投影帶邊緣。
        ④在同一條經(jīng)線上,緯度越低變形越大,較大值位于赤道上。
        ⑤等角投影無(wú)角度變形,面積比為長(zhǎng)度比的平方。
        ⑥長(zhǎng)度比的等變形線平行于軸子午線。

        高斯投影是等角正形投影,無(wú)角度變形,長(zhǎng)度有變形,投影長(zhǎng)度比實(shí)際長(zhǎng)度大;在區(qū)域范圍面積變形是等比例放大,形狀保持不變。

三、WH2000坐標(biāo)系的獨(dú)立投影參數(shù)

1
武漢地圖投影面積變形區(qū)域達(dá)到26%
        武漢市地處東經(jīng)113°41′-115°05′,北緯29°58′-31°22′?,F(xiàn)行的武漢地圖有26%的變形面積,明顯的失真處位于武漢市東部邊緣的新洲區(qū)、東湖高新區(qū)、化工區(qū)的部分地區(qū),由于弧面投

射到平面時(shí)出現(xiàn)了變形,總面積達(dá)2220平方公里。
    
        工程測(cè)量規(guī)范中規(guī)定測(cè)區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度變形不大于2.5cm/km, 在這片區(qū)域?qū)嵉卣闪棵壳着c地圖上測(cè)算得出的結(jié)果相差約13厘米,這片區(qū)域長(zhǎng)度變形值達(dá)到了規(guī)范要求的較大變形值的五倍。

        這13厘米對(duì)普通市民來(lái)說(shuō)感覺(jué)不到,但會(huì)造成變形地區(qū)工程土方量估算不準(zhǔn)、擾亂監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析等"。

        武漢現(xiàn)行坐標(biāo)系以東經(jīng)114°為子午線,地理位置略偏西,調(diào)整后新地圖的子午線向東移動(dòng)了0.3度,即以東經(jīng)114°20′為坐標(biāo)系中軸。這一改變將使現(xiàn)階段變形面積由占市域面積26%

縮小到6%。

2
WH2000坐標(biāo)系的投影參數(shù)

        按照關(guān)于推廣使用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的有關(guān)要求,現(xiàn)規(guī)定,2018年6月底前完成全系統(tǒng)各類國(guó)土資源空間數(shù)據(jù)向2000國(guó)家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換,2018年7月1日起全面使用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系。


        WH2000坐標(biāo)系的建立與使用,正是響應(yīng)關(guān)于推廣使用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的要求;同時(shí)獨(dú)立的WH2000坐標(biāo)系,系統(tǒng)的解決武漢市地圖面積變形的問(wèn)題,將武漢地圖的變形面積由26%降低到6%。



3
RTK接收機(jī)中如何設(shè)置WH2000坐標(biāo)系?
        千尋CORS服務(wù)是由阿里巴巴與中兵集團(tuán)合資成立的千尋位置有限公司提供,全國(guó)范圍已建立2218個(gè)地面基準(zhǔn)站,采用的空間坐標(biāo)基準(zhǔn)為CGCS2000坐標(biāo)系,因此可在全國(guó)范圍內(nèi)直接使用千尋CORS

測(cè)量得到CGCS2000坐標(biāo)。

        各省CORS由各省建設(shè)和提供服務(wù),其能在覆蓋范圍內(nèi)提供網(wǎng)絡(luò)RTK服務(wù),可直接測(cè)量得到CGCS2000坐標(biāo)。

        RTK接收機(jī)在使用千尋CORS服務(wù)既然可以直接測(cè)量得到CGCS2000坐標(biāo),那就可以通過(guò)坐標(biāo)投影設(shè)置直接測(cè)量WH2000坐標(biāo)系。

        以合眾思?jí)袳Survery軟件為例,橢球參數(shù):CGCS2000橢球,投影參數(shù):子午線114°20′,東加常數(shù):800000,其他不變。這樣你使用千尋CORS服務(wù)就可以測(cè)出來(lái)WH2000平面坐標(biāo)啦。




3
CGCS2000坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到WH2000坐標(biāo)
        我們知道CGCS2000坐標(biāo)和WH2000坐標(biāo)都是使用的CGCS2000橢球,二者之間的轉(zhuǎn)換不涉及橢球轉(zhuǎn)換,只需要更改對(duì)應(yīng)的投影參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)二者之間的轉(zhuǎn)換。

        以COORD坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工具為例,只需在投影設(shè)置里將投影參數(shù)修改為WH2000坐標(biāo)的投影參數(shù)即可。



        武漢建立城市獨(dú)立坐標(biāo)系有其必要性,也給出過(guò)合理的解釋,只是這獨(dú)立坐標(biāo)系的信息應(yīng)盡量做到公開(kāi)、透明,便于行業(yè)從業(yè)人員獲取、使用。

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