论文总字数：15695字

2020届毕业设计（论文）

题 目：基于C#的常用测量程序设计

专 业： 测绘工程专业

班 级： 测绘1603

姓 名： 白明阳

指导老师： 束蝉方

起讫日期：2020年1月——6月

2020 年 6 月

基于C#的常用测量程序设计

绪 论

在测量工作中经常需要坐标换算，这些工作如果人工计算，不仅费时费力，而且误差较大，所以设计一款坐标转换软件是必要的。测量学中地球椭球上的点是通过坐标来表示的，需要根据椭球的长半轴短半轴参数来建立相应的坐标系。而在相同的椭圆球的参数之内，还具备各不相同的坐标系的表现模式，涵盖了直角空间坐标、大地坐标、平面高斯坐标，在实际生产中需要将点的坐标转换到不同的目的坐标形式。这就需要分析坐标转换的转换关系及影响因素，来保证点的坐标能够高精度转换到目的坐标系，充分发挥现有测绘成果的价值。因此，坐标转换极具研究价值。

本文介绍了地球椭球的基本概念和常用坐标系统，重点研究了高斯正反算，大地坐标和空间直角坐标之间的换算的方法。并根据这些理论设计了一个常用坐标转换软件。软件界面简洁，逻辑清晰，方便易用。最后结合课本算例对软件进行性能测试，验证软件的可行性和准确度。

关键词：坐标系；坐标转换；高斯投影

Algorithm Research and Software Implementation of Common Coordinate Transformation

Abstract

In surveying, the points on the earth ellipsoid are represented by coordinates, so a corresponding coordinate system must be established. On the same basis as the ellipsoid, the coordinate system modes are different, covering rectangular space coordinates, geodetic coordinates, and planar Gaussian coordinates.In actual production, the coordinates of points need to be converted to different destination coordinate systems. It is necessary to study the influencing factors of the transformation coordinate and the relationship transformation to ensure the coordinates the points can be converted to the target coordinate system with high precision, and the value of the existing surveying and mapping results can be fully utilized. In summary, transforming coordinates has great practical and research value.

This article focuses on the meaning of the public coordinate system and the earth ellipsoid, and mainly discusses the method of calculating the conversion between positive and negative Gaussian, rectangular space coordinates and geodetic coordinates.According to these theories, a common coordinate conversion software is designed. The software interface is simple, the logic is clear, easy to use. Finally, the integration of cases to test the effectiveness and performance of the software to verify the accuracy and feasibility of the software.

Keywords: coordinate system; coordinate transformation; Gaussian projection

目录

绪 论 I

Abstract III

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 课题研究的目的及意义 2

1.3 国内外研究现状 2

1.4 研究的主要内容 3

第2章 测量坐标系的基本理论 4

2.1 地球椭球的基本概念 4

2.2 坐标系统的定义与分类 5

2.3 高斯投影 5

2.4 我国常用坐标系统 7

2.4.1 1954北京坐标系 7

2.4.2 1980西安坐标系 7

2.4.3 WGS-84坐标系 8

2.4.4 2000国家大地坐标系 8

2.5 常用的坐标表现形式 9

2.5.1 空间直角坐标 9

2.5.2 大地坐标 9

2.5.3 平面直角坐标 10

第3章 坐标转换基本理论 11

3.1 简介 11

3.2 同一基准下坐标转换 11

3.2.1 坐标正反算 11

3.2.2 大地坐标与平面坐标之间的转换 12

3.2.3 空间直角坐标与大地坐标之间的转换 15

第4章 软件设计与实例验证 17

4.1 软件功能设计 17

4.1.1 开发工具 17

4.1.2 功能设计 17

4.2 软件说明与功能实现 17

4.2.1 坐标正算与反算 17

4.2.2 高斯正算与反算 19

4.2.3 大地坐标与空间直角坐标之间的换算 22

4.3 实例验证 23

4.3.1 坐标正反算 23

4.3.2 高斯正算与反算 25

4.3.3 大地坐标与空间直角坐标之间的换算 26

第5章 结论与展望 28

参考文献 29

致谢 31

绪论

研究背景

自新中国成立至今，中国的测绘组织开展了很多的基础类型的测绘，积累了较为全面的测绘数据。前后构建的参心坐标系为2个，1个为54的北京坐标系，其他的为80的西安的坐标，在国际上定位技术获得了迅猛的发展，导致测量技术产生了国际方面的革命：以地球质量中心为坐标原点的做法全面施行。1980年起，采用地心坐标系的国家地区越来越多，大多数测绘成果均属于地心坐标系。在这种情况下，随着空间信息技术的全面发展应用普及，之前时期的测绘成果比如北京54坐标系，西安80坐标系。均不能满足高精度定位需求^[1]。在了解了社会各方面的需求后，中国政府全力以赴发展新的大地坐标系——2000国家大地坐标系，以此来保障经济科学的稳固发展。

国家2000坐标体系为中国当下唯一的一个契合IERS标准类型的地心坐标体系。该坐标体系为中国全新的坐标体系，对卫星导航发展极为便利。在全球化趋势下，以全球参考基准的地心坐标系可以解决很多问题。2000国家大地坐标系可以解决之前的坐标系存在的全国不一致问题，比如1954北京坐标系在北京的符合度较高，但是在南方某些地区偏差高达几十米，这给某些地区的测量工作带来了极大困难。国家2000大地坐标系具备的科学性，是80西安、54北京坐标不能比拟存在的，在该地心三维类型的坐标体系中，发展遥感技术会产生全新的发展机遇。与遥感相关联的生态监测和灾害预警将在国家经济发展中贡献力量。随着2000国家大地坐标系的广泛应用，三维地心坐标的获取极为便利，保障了事故预警系统和通信电网的安全运行^[2]。总结起来，2000国家大地坐标系是测绘学科发展的必然结果，是现代空间技术的基石，是发展数字化中国的必要条件。

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