大地基准面（转载）

本文主要是介绍大地基准面（转载），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

大地基准面（Geodetic datum），设计用为最密合部份或全部大地水准面的 数学 模式。它由椭球体本身及椭球体和地表上一点视为原点间之关系来定义。此关系能以 6个量来定义，通常（但非必然）是大地 纬度 、大地 经度 、原点高度、原点高度、原点 垂线 偏差之两分量及原点至某点的大地方位角。
          对于地理坐标，只需要确定两个参数，即椭球体和大地基准面。对于投影坐标，投影类型为Gauss Kruger（Transverse Mercator），除了确定椭球体和大地基准面外，还需要确定中央经线。  
 大地基准面的确定关键是确定7个参数（或者其中几个参数），北京54基准面可以用三个平移参数来确定，即“-12,-113,-41,0,0,0,0”，很多软件近似为Krasovsky(0,0,0,0,0,0,0)基准面；西安80的7参数比较特殊，各个区域不一样。一般有两个途径：一是直接从测绘部门获取；二是根据三个以上具有西安80坐标系与其他坐标系的同名点坐标值，利用软件来推算，有一些绿色软件具有这个功能，如Coord MG。




       地球表面是凹凸不平的，这给表达、描述、计算以及模拟等工作带来了很多不便，在科学研究中，很多时候我们都会想把现实简化，就如同数学科中的假设、物理科中的理想体一样，这里我们也采取用一个旋转椭球体来逼近地球的表面，这个旋转椭球体就被称为地球椭球体。地球椭球体就可以用严格的数学公式来表示了，涉及到的参数包括椭球体长半径a、椭球体短半径b和椭球的扁率f=(a-b)/a。这三个参数可以确定椭球体了，但是单有椭球体还不够，椭球体放在哪？怎么放？这个时候需要的就是大地基准面，它是来对地球椭球体定位和定向的。（其实我们通常所说的北京54和西安80其实是我国的两个大地基准面。）一个地球椭球体可以对应很多个大地基准面，不同的国家和地区采取不同的大地基准面，目的就是能够使得地球椭球体最好的拟合自己关心的这片区域，而这个最佳的拟合位置就是所谓的大地原点。
 
       有了地球椭球体和大地基准面，现在就需要建立坐标系统。地理坐标系统（GCS，geographiccoordinate system）是采用三维的球面坐标来表示地理位置，此坐标系统的三要素包括：角度度量单位（angularunit of measure）、本初子午线（primemeridian）以及基于某个地球椭球体的大地基准面（datum）。它使用经纬度坐标（L, B,H）来表示地理位置。地球椭球体可以用严格的数学公式表示了，但它是个曲面，我们日常用到的纸张、屏幕依旧还是个二维的平面，所以需要把它转换到二维的平面上来，这就是所谓的投影，所对应的坐标系统就是投影坐标系统。较容易理解的一种对投影的比喻是：把地球想象成一个透明的球体，可以选择在球心、球面或是球外放置一个灯泡，当灯泡打亮的时候就可以把地球体上的标识（经纬线、地物点……）投影到球外的一个投影平面上。这一过程和需要投影的地球椭球体有关，还与灯泡的位置以及投影平面的位置有关。（根据投影的变形性质，把投影分为等角投影、等面积投影、等距离投影和等方位投影；根据投影面的不同，把投影分为圆柱投影、圆锥投影和方位投影；根据投影面和球面的位置不同，又可以把投影分为正轴投影、横轴投影和斜轴投影。）所以投影坐标系统是在某个地理坐标系统基础上使用某种投影算法得到的，坐标单位通常是米，坐标形式为（X,Y, Z）。
 
       进行不同坐标系统之间的坐标转换，需要求出坐标系统之间的转换参数。不同投影坐标系转换有7个参数：3个平移参数（X、Y、Z方向）、3个旋转参数（X、Y、Z方向）、1个尺度变化参数（位置的缩放）。不同地理坐标系转换有9个参数：3个平移参数、3个旋转参数、1个尺度变化参数、2个地球椭球元素变化参数（dA：两个椭球基准之间半长轴的差、dF：两个椭球基准之间扁率倒数的差）

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