1、什么是坐标系?或许很多人心中明白这个概念,却又不甚明白。什么是坐标系?人们描述空间中的一个点或者一个位置,通常会采用坐标这个概念。可是这个坐标该怎么计算呢?它的参考是谁呢?坐标系由原点和坐标轴组成。坐标系种类很多,我们大家在数学中想必都学过笛卡尔坐标系、极坐标系、球面坐标系和柱面坐标系吧,在地学领域,用到最多的是平面坐标系、空间直角坐标系(前两者属于笛卡尔坐标系)和球面坐标系。比如说一个点坐标是(-.,.,.)就是指空间直角坐标,而我们经常看到的GoogleEarth上的点的坐标(37°20′17″N,°33′20″E)就是指球面坐标。测量学上,坐标系怎样定义的呢?地球是一个不规则的类椭球,怎样用严格的数学方式表示它,应该是测绘学家们所追求的高峰。为了表示地球上每一个点的位置,是不是要建立一个统一的世界坐标系呢?建立坐标系是不是要确定坐标原点和坐标轴呢?那怎样建立呢?测量学家们把地球当作一个规则的椭球来处理,这下就好办多了,椭球中心就原点呗,长轴短轴就作为坐标轴,这样一个坐标系就出来了啊。可是有人会问,那这个椭球怎么表示呢?嘛嘛的,我也想问,原来这是科学家们利用天文观测得到的,而且不同的科学家得到的椭球还不一样,比如,一个叫Krasovsky的人搞了个克拉索夫斯基椭球,还有人搞了什么IUGG-、WGS-84、GRS80椭球,他们主要特点是长半轴和扁率不同。可是又有人会问(Y的,问题好多啊),搞这么多椭球干嘛,有一个不就行啦。呵呵,我们知道,地球坑坑洼洼的,用严密的椭球来表示肯定有误差,有的国家为了使自己的国家与椭球面吻合(最好大家都站在椭球面上),这样根据各自的情况就定义了不同的参考椭球,比如北京54坐标系就采用了苏联老大哥的克拉索夫斯基椭球。可是问题又来了,怎样才算吻合得好呢?肯定会有人站在椭球面上,有人站在椭球面下,真头疼。此时,测量学家们引入了大地基准面来衡量椭球与大地的吻合度。大地基准面是由大地水准面而来,是指平均海平面延伸到大陆得到的一个封闭曲面。比如,在建立北京54坐标系时,专家们肯定会选择与中国的大地水准面吻合比较好的椭球。此时的椭球称为参考椭球,建立的坐标系称为参心坐标系,我国的北京54和西安80坐标系都是参心坐标系,是一种局部范围的坐标系。然而这种坐标系对于全球定位来说极其不便,误差很大,所以山姆大叔率先针对GPS系统设计了全球大地坐标系WGS-84坐标系统,这时的大地原点不再是参考椭球的中心,而是地球的质心。WGS84椭球体的相关参数和WGS84坐标系的坐标轴指向请参考相关专业书籍。我国现有的国家坐标系也是一种全球大地坐标系,其与WGS-84坐标系稍微有点差异。下面是几种常见坐标系的椭球参数:其中北京54坐标系和西安80坐标系是参心坐标系,而WGS-84坐标系与国家坐标系是地心坐标系,坐标原点是地球质心。好啦,这样大家明白了坐标系的定义了吧,首先,需要定义参考椭球体,有了参考椭球还需要大地基准面(全球大地坐标系就不要了),然后需要定义坐标系原点和坐标轴的指向。这样一个坐标系就建立了,以后找妹子就方便多了,全球定位吧,
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