[发明专利]WGS84椭球与Clarke80椭球的坐标转换方法

说明书

技术领域

本发明涉及大地测量及地理信息技术领域，尤其涉及一种WGS84椭球与Clarke80椭球的坐标转换方法，适用于对两个椭球下多种坐标转换的需要。

背景技术

载体的坐标可以采用不同的坐标系来进行表示，地球上的一点可以用多种坐标系统来描述，如大地坐标、笛卡尔坐标和地图投影坐标等。

不同的国家和地区使用不同的椭球及投影系统，例如，我们国家在多数情况下使用1954椭球下(BJ54)的高斯-克吕格投影系统，但很多西方国家又多采用1984世界大地坐标系下(World Geodical System-1984，WGS84)的UTM投影系统。作为全天候、全方位、实时提供位置等信息的全球定位系统(GlobalPositioning System，GPS)的默认输出却为WGS84椭球参数，因此随着全球定位系统GPS的广泛应用，不同坐标系之间的转换就变得越来越重要。

目前，已有很多人在对各种坐标间的转换进行研究，如李连伟、荣燕妮和刘缨等研究了WGS84与BJ54之间的坐标转换问题，赵亦林在其车辆定位与导航中也介绍了坐标转换，但针对WGS84与Clarke80两种椭球下的坐标转换研究却很难查到，相关文献也比较少，涉及到兰波特坐标使用的文献几乎没有。

发明内容

本发明的目的是为解决大地测量领域中不同参考椭球下坐标转换的问题，提出一种WGS84椭球与Clarke80椭球的坐标转换方法，可将WGS84椭球下的投影坐标转换为Clarke80椭球下的投影坐标。

本发明方法的步骤如下：

步骤一、将WGS84椭球下的高斯/UTM投影坐标与的大地坐标进行转换

大地坐标系是最常用的坐标系，它是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系，如图1所示。大地坐标是与椭球相关联的，当用大地坐标描述一个点的位置时，需要指明所采用的参考椭球，本发明所用参考椭球参数如表1所示。

表1

 

参考椭球长半轴a(m)扁率fWGS84世界大地坐标系63781371:298.257223563Clarke1980坐标系6378249.1451:293.465

高斯-克吕格(Gauss-Kruger)投影(简称高斯投影，Gauss投影)，是一种“等角横切圆柱投影”。设想用一个圆柱横切于球面上投影带的中央经线，按照投影带中央经线投影为直线且长度不变和赤道投影为直线的条件，将中央经线两侧一定经差范围内的球面正形投影于圆柱面，然后将圆柱面沿过南北极的母线剪开展平，即得获高斯一克吕格投影平面。

按一定经差将地球椭球面划分成若干投影带，这是高斯投影中限制长度变形的最有效方法。通常按经差6度或3度分为六度带或三度带，本发明转换结果是针对六度带的。

UTM投影全称为“通用横轴墨卡托投影”，与高斯投影相似，但其中央经线上长度比为0.9996。

(1)高斯/UTM正解算法

由大地坐标(纬度，经度λ，高程h)求解高斯/UTM投影坐标(X_N，Y_E，h)投影正解运算如下所示：

对于高斯投影来说k₀＝1，而对于UTM来说k₀＝0.9996。

(2)高斯/UTM反解算法