测绘仪器

我国测绘部门使用GPS 也近十年了，它最初主要用于高精度大地测量和控制测量，建立各种类型和等级的测量控制网，现在它除了继续在这些领域发挥着重要作用外还在测量领域的其它方面得到充分的应用，如用于各种类型的工程测量、变形观测、航空摄影测量、海洋测量和地理信息系统中地理数据的采集等。

GPS坐标系指的是描述空间位置的表达形式,即采用什么方法来表示空间位置。人们为了描述空间位置，采用了多种方法，从而也产生了不同的坐标系，如直角坐标系、极坐标系等。在测量中常用的坐标系有以下几种：

1、空间直角坐标系

空间直角坐标系的坐标系原点位于参考椭球的中心，Z 轴指向参考椭球的北极，X 轴指向起始子午面与赤道的交点，Y 轴位于赤道面上且按右手系与X 轴呈90°夹角。某点在空间中的坐标可用该点在此坐标系的各个坐标轴上的投影来表示。空间直角坐标系可用下图来表示：

空间直角坐标系

2、空间大地坐标系

空间大地坐标系是采用大地经、纬度和大地高来描述空间位置的。纬度是空间的点与参考椭球面的法线与赤道面的夹角；经度是空间中的点与参考椭球的自转轴所在的面与参考椭球的起始子午面的夹角；大地高是空间点沿参考椭球的法线方向到参考椭球面的距离。空间大地坐标系可用下图来表示：

空间大地坐标系

3、平面直角坐标系

平面直角坐标系是利用投影变换，将空间坐标空间直角坐标或空间大地坐标通过某种数学变换映射到平面上，这种变换又称为投影变换。投影变换的方法有很多，如横轴墨卡托投影、UTM 投影、Lambuda 投影等。在我国采用的是高斯-克吕格投影也称为高斯投影。UTM 投影和高斯投影都是横轴墨卡托投影的特例，只是投影的个别参数不同而已。高斯投影从几何意义上讲，是一种横轴椭圆柱正切投影。设想有一个椭圆柱面横套在椭球外面，并与某一子午线相切（此子午线称为中央子午线），椭球轴的中心轴CC’通过椭球中心而与地轴垂直。

高斯投影满足以下两个条件：

• 它是正形投影；
• 中央子午线投影后应为x 轴，且长度保持不变。

将中央子午线东西各一定经差（一般为6 度或3 度）范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将此柱面沿某一棱线展开，便构成了高斯平面直角坐标系，如下图右侧所示。

高斯投影

x 方向指北，y 方向指东。

可见，高斯投影存在长度变形，为使其在测图和用图时影响很小，应相隔一定的地区，另立中央子午线，采取分带投影的办法。我国国家测量规定采用六度带和三度带两种分带方法。六度带和三度带与中央子午线存在如下关系：L⁶中=6N-3；L³中=3n。

其中，N、n 分别为6 度带和3 度带的带号。

另外，为了避免y 出现负号，规定y 值认为地加上500000m；又为了区别不同投影带，前面还要冠以带号，如第20 号六度带中，y=-200.25m，则成果表中写为y 假定＝20499799.75m。x 值在北半球总显正值，就无需改变其观测值了。

信息标题：GPS坐标系

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