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信息化测绘中的坐标系及其应用研究

2020-12-08阅读(582)

信息化测绘中的坐标系及其应用研究

论文摘要

本文从信息化测绘的概念及发展出发,引出了信息化测绘中常用的一些坐标系,针对坐标系的多样性、不统一性,分析了目前我国参考系、坐标基准的应用现状及发展需求。为了将通过各种信息手段获得的测绘成果统一到地理空间数据库中,并从空间数据库中提取数据以满足各行各业不同的坐标应用需求,本文把重点放在了坐标基准的分析及应用上面,主要内容及结论包括以下几个方面:1.对目前测绘导航领域采用的各种坐标系进行了比较系统地归纳、整理和分析,结合未来信息化测绘导航的应用需求,指出高精度、动态、三维地心坐标系将是未来地理空间信息采集、管理和表达的统一坐标基准;2.对目前精度最高的国际地球参考架ITRF2005的地心坐标实现精度进行了统计分析,经分析可知,ITRF所采用的三种主要空间测量技术中:（1）GPS的内符合精度最高,VLBI次之,而SLR的精度较差;（2）高度方向精度普遍较低;（3）从三种技术来看,GPS和VLBI的经纬度方向精度明显好于高度方向,而SLR技术在三个方向上的精度分布较均衡;（4）GPS与SLR、VLBI之间的外符合精度都为毫米级,而SLR与VLBI之间的外符合精度稍差,为厘米级,最大2cm;3.对我国CGCS2000的定义及实现方法进行了较为系统的阐述,并将其与WGS-84就椭球参数的不同对大地坐标的影响进行了相关比较,得出了结论:CGCS2000与WGS84因椭球扁率的不同对某点的大地经度没有影响,对纬度和高度的影响跟该点的纬度值有关,且最大值远低于1mm,在目前坐标系的实现精度范围内是可以忽略不计的;4.结合布尔莎七参数模型,利用最小二乘法原理分别给出了二维坐标系统、三维坐标系统之间的存在多余观测情况下的坐标转换模型,给出了公共点的筛选方法。通过WGS-84、ITRF2005的实测数据对三维转换模型进行了数据验证,并通过内符合和外符合两种精度评估方法对结果进行了检核,证明了模型的高精度和可用性;5.讨论了区域性椭球面的建立方法:椭球膨胀法、椭球平移法、椭球变形法,并在此基础上提出了改进算法,即考虑椭球面与投影面间倾斜角的情况,给出了相关理论方法及公式。同时利用最小二乘法原理给出了多点法计算椭球面元素的相关理论及公式;6.针对未来真三维地理空间信息表达的应用需求,研究探讨了利用地心坐标求得空间各种几何参量的相关计算方法及公式,并阐述了空间量算在空间分析中的相关应用。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 信息化测绘的概念和基本特征
  • 1.2 信息化测绘中的坐标系
  • 1.3 目前坐标系的应用现状
  • 1.4 本文的主要研究内容
  • 第二章 大地测量坐标基准的定义与实现
  • 2.1 国际地球参考架ITRF
  • 2.1.1 ITRF 的定义及基本情况
  • 2.1.2 ITRF 的实现及维持
  • 2.1.3 ITRF2005 地心坐标实现精度的统计与分析
  • 2.2 GPS 采用的坐标系WGS-84
  • 2.2.1 WGS-84 世界大地坐标系的定义
  • 2.2.2 WGS-84 世界大地坐标系的实现及精化
  • 2.3 PZ-90 坐标系
  • 2.4 Galileo 坐标系
  • 2.5 我国的54、80 坐标系
  • 2.6 CGCS2000 坐标系
  • 2.6.1 CGCS2000 国家大地坐标系的定义
  • 2.6.2 CGCS2000 坐标系的实现和维持
  • 2.7 WGS-84 与CGCS2000 的比较
  • 2.8 国家高程基准
  • 2.9 本章小结
  • 第三章 空间地理信息采集与表达中常用的局部坐标系
  • 3.1 站心坐标系
  • 3.1.1 垂线站心直角坐标系
  • 3.1.2 法线站心直角坐标系
  • 3.1.3 站心测量坐标系
  • 3.2 高斯平面直角坐标系
  • 3.2.1 高斯投影基本概念
  • 3.2.2 高斯投影的分带
  • 3.2.3 高斯平面直角坐标
  • 3.3 地方独立坐标系
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 现用的各种坐标系之间的相互转换
  • 4.1 二维坐标系统间的转换
  • 4.1.1 转换模型及参数计算
  • 4.1.2 公共点的筛选
  • 4.2 空间直角大地坐标系与椭球大地坐标系之间的转换
  • 4.3 WGS-84 与ITRF2005 的坐标转换模型及精度检核
  • 4.3.1 数据处理及转换模型
  • 4.3.2 公共点的筛选
  • 4.3.3 数据验证
  • 4.3.4 精度评估与检核
  • 4.4 地方独立坐标系的建立及与国家大地坐标系之间的转换
  • 4.4.1 单点确定法
  • 4.4.2 单点法的改进算法（考虑两面间的倾角）
  • 4.4.3 多点确定法
  • 4.4.4 独立坐标系中坐标的求解
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 空间数据量算及其在空间分析中的应用
  • 5.1 空间分析的相关概念
  • 5.2 空间数据几何量算
  • 5.2.1 与点相关的计算
  • 5.2.2 与线相关的计算
  • 5.2.3 与面相关的计算
  • 5.2.4 与体相关的计算
  • 5.3 空间量算在空间分析中的应用
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 6.1 总结
  • 6.2 展望
  • 参考文献
  • 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
  • 致谢

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