常用大地坐标系相互转换的设计与实现

论文摘要

由于历史的原因,不同的国家和地区,由于采用了不同的参考椭球,因而就会出现不同的大地坐标系;同一国家或地区在不同的历史阶段,由于某种原因改变了参考椭球,也会出现不同的大地坐标系。我国目前主要存在三类常用大地坐标系统,根据所选坐标原点不同可分为参心坐标系、地心坐标系、地方独立坐标系。这三类坐标系统各有特定的服务对象和使用范围,只有通过详细了解各种坐标系的椭球参数,特点和应用范围,研究他们相互转的换数学模型,包括坐标系相互转换的模型选择,基准选择,方法选择及参数选择的问题,才能更好地为我国测绘事业的发展服务,从而为国民经济建设作出应有的贡献。论文从建立坐标系的需要出发,讨论了常用坐标系的发展概况,地球椭球的选择,常用坐标系的建立原理,建立过程,并对它们进行比较、分析和研究,其中包括椭球参数的特点,转换的基准,转换参数的选择等问题。其次,研究坐标系的相互转换及高斯正反算和换带计算的相关概念和主要换算过程以及换算公式。从理论上分析了我国常用坐标系的相互转换原理和过程。主要包括有参心坐标系和地心坐标系中的大地坐标系和空间直角坐标系之间的相互转换,空间直角坐标系之间的相互转换,高斯正反算和换带计算等。对坐标系转换理论的深入研究,为论文的后续工作打下了坚实的理论基础,提供了编制相关坐标系转换应用软件所必须的公式和方法并建立了常用坐标系之间相互转换的数学模型。再次,在分析所采用的软件开发VC和应用平台XP的基础上,对所开发软件的基本要求和需求进行了分析和讨论,主要从界面友好、使用方便、实时性与实用性相结合等要求,并应满足系统的总体功能需求和系统精度要求。在此基础上进行了设计了系统的总体结构和主要功能模块,包括空间直角坐标与大地坐标相互转换模块、不同体系空间直角坐标相互转换模块、高斯正反算模块和邻带坐标换算模块,从而使用最终开发的常用大地坐标系相互转换软件,具备了以下主要功能:实现常用大地坐标形式变换(主要是大地坐标系与空间直角坐标系之间相互转换)、常用大地坐标系统转换(主要是不同空间直角坐标系之间相互转换)、高斯正反算和换带计算等。最后,对所开发的软件进行了功能演示、实例数据检验和对比分析,结果表明,论文所开发的软件功能强大、坐标转换精度可靠。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 论文选题的背景
• 1.2 我国大地坐标系的发展状况
• 1.3 论文研究的目的
• 1.4 论文目标及主要内容
• 第二章 常用大地坐标系的建立和特点
• 2.1 大地坐标系的基本原理
• 2.2 参考椭球的定位和定向
• 2.3 常用大地坐标系的椭球参数及其特点
• 2.4 地方独立坐标系
• 2.5 小结
• 第三章 常用大地坐标系的相互转换
• 3.1 大地坐标系与空间直角坐标系之间相互转换
• 3.1.1 大地坐标系转换为空间直角坐标系
• 3.1.2 空间直角坐标系转换为大地坐标系
• 3.2 不同空间直角坐标系之间的转换
• 3.2.1 布尔莎模型
• 3.2.2 莫洛金斯基模型
• 3.2.3 武测模型
• 3.3 高斯正反算和换带计算
• 3.3.1 正形投影和高斯投影的定义
• 3.3.2 高斯投影坐标正算
• 3.3.3 高斯投影坐标反算
• 3.3.4 高斯投影换带计算
• 3.3.5 三度带和六度带的坐标换算
• 3.4 小结
• 第四章 常用大地坐标系相互转换软件的设计
• 4.1 开发和应用平台
• 4.1.1 开发平台
• 4.1.2 应用平台
• 4.2 基本要求
• 4.2.1 界面友好，使用方便
• 4.2.2 提高系统的可视化程度
• 4.2.3 实时性与实用性相结合
• 4.3 需求分析
• 4.3.1 总体功能需求
• 4.3.2 系统精度要求
• 4.4 总体结构设计
• 4.5 主要功能模块设计
• 4.5.1 高斯平面坐标转换为大地坐标模块
• 4.5.2 空间直角坐标转换为大地坐标模块
• 4.5.3 BJ54 大地坐标转换为WGS84 大地坐标模块
• 4.5.4 高斯反算模块
• 4.5.5 邻带坐标换算模块
• 4.6 小结
• 第五章 常用大地坐标系相互转换软件的实现流程
• 5.1 高斯平面坐标转换为大地坐标流程图
• 5.2 空间直角坐标转换为大地坐标实现流程图流程
• 5.3 BJ54 大地坐标转换为WGS84 大地坐标实现流程图
• 5.4 高斯反算模块流程图
• 5.5 邻带坐标换算程序流程图
• 5.6 小结
• 第六章 常用大地坐标系相互转换软件的系统测试
• 6.1 软件的主要功能界面测试
• 6.2 软件的主要模块测试
• 6.2.1 常用坐标形式变换模块测试
• 6.2.2 常用大地坐标系统转换测试
• 6.2.3 高斯正反算测试
• 6.2.4 换带计算测试
• 6.3 小结
• 第七章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录：软件部分源代码
• 高斯正算部分源代码
• 高斯反算部分源代码
• 邻带换算部分源代码
• 大地坐标转换直角坐标源代码