站心坐標(biāo)系分類

站心直角坐標(biāo)系

定義：以站心（如GPS接收天線中心）為坐標(biāo)系原點(diǎn)O，Z軸與橢球法線重合，向上為正（天向），y與橢球短半軸重合（北向），x軸與地球橢球的長(zhǎng)半軸重合（東向）所構(gòu)成的直角坐標(biāo)系，稱為當(dāng)?shù)貣|北天坐標(biāo)系（ENU）。

站心極坐標(biāo)系

定義：以站心為坐標(biāo)極點(diǎn)O，以水平面（即xoy平面）為基準(zhǔn)面，以東向軸（即x軸）為極軸，ρ為衛(wèi)星到站點(diǎn)的距離，az為星視方向角（azimuth angle），el為星視仰角（elevation）。

站心坐標(biāo)系是以測(cè)站為原點(diǎn)的坐標(biāo)系，即用準(zhǔn)備好的基座來定點(diǎn)并進(jìn)行觀察和測(cè)量，一般用于施工工程。也用于需了解以觀察者為中心的其他物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如接收機(jī)可見GPS衛(wèi)星的視角、方位角及距離等，需要用到站心坐標(biāo)系。

與空間直角坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換

空間直角坐標(biāo)變換為站心坐標(biāo)的計(jì)算公式如下

站心坐標(biāo)變換為空間直角坐標(biāo)的計(jì)算公式如下

與大地坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換

站心坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系之間也可以相互轉(zhuǎn)換。如果用戶從站心坐標(biāo)系的原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)

反過來，大地坐標(biāo)變化量

站心坐標(biāo)系在使用過程中經(jīng)常涉及坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，其中有些問題需要注意

1、 坐標(biāo)參照系包括基準(zhǔn)和坐標(biāo)系兩部分。

2、任一特定的基準(zhǔn)和任一特定的坐標(biāo)系的組合都形成特定地一個(gè)坐標(biāo)參照系。

3、 坐標(biāo)系包括空間直角(X,Y,Z)、大地坐標(biāo)系(B,L,H)、站心直角(N,E,U)和站心極坐標(biāo)系（R,A,EL）等。

4、 基準(zhǔn)的作用就是給特定的坐標(biāo)系進(jìn)行特定的定位和定向。因此，一個(gè)坐標(biāo)參照系必須同時(shí)包括基準(zhǔn)和坐標(biāo)系兩個(gè)部分才完整。

大地坐標(biāo)系

以大地基準(zhǔn)為基礎(chǔ)建立的坐標(biāo)系稱為大地坐標(biāo)系，也稱為橢球坐標(biāo)系，用（B,L,H）來表示空間任一點(diǎn)的位置。其中，H是該點(diǎn)沿該點(diǎn)處法線至參考橢球面的距離即是我們通常所說的大地高。一般在工程測(cè)量當(dāng)中我們很少使用大地高，而是使用正高或者正常高。

正高

是空間任一點(diǎn)沿該點(diǎn)處垂線至大地水準(zhǔn)面的距離（與大地高的基準(zhǔn)面不一樣）。

正常高

由于高程方向上的重力值很難精確表達(dá)出來，所以引入距離方向上的重力平均值來進(jìn)行確定高程值，相應(yīng)的基準(zhǔn)面就是似大地水準(zhǔn)面，因?yàn)樗c大地水準(zhǔn)面十分接近。

大地水準(zhǔn)面差距

指的就是空間任一點(diǎn)大地高與正高的差值-------H（大地高）=H（正高） N；

高程異常

指的就是空間任一點(diǎn)大地高與正常高的差值-------H（大地高）=H（正常高） sita

空間直角坐標(biāo)系

實(shí)質(zhì)上點(diǎn)的空間直角坐標(biāo)就是該點(diǎn)到坐標(biāo)系原點(diǎn)形成的向徑在三個(gè)坐標(biāo)軸上的投影；一般坐標(biāo)系原點(diǎn)選在參考橢球的中心（參考橢球分為地心橢球和參心橢球），X軸指向本初子午線與赤道的交點(diǎn)，Z軸與地球自轉(zhuǎn)軸平行并指向參考橢球的北極，最終與Y軸形成右手直角坐標(biāo)系。一般用（X,Y,Z）來表示任一點(diǎn)的空間位置。2100433B

在測(cè)量中，為了處理觀測(cè)成果和傳算地面控制網(wǎng)的坐標(biāo)，通常需要選取一參考橢球面作為基本參考面，選一參考點(diǎn)作為大地測(cè)量的起算點(diǎn)（大地原點(diǎn)），利用大地原點(diǎn)的天文觀測(cè)量來確定參考橢球在地球內(nèi)部的位置和方向。根據(jù)地圖投影理論，參心大地坐標(biāo)系可以通過高斯投影計(jì)算轉(zhuǎn)化為平面直角坐標(biāo)系，為地形測(cè)量和工程測(cè)量提供控制基礎(chǔ)。

【測(cè)站坐標(biāo)系】station origin rectangular coordinate system

以站心為基本原點(diǎn)的坐標(biāo)系。站心通常指測(cè)站觀測(cè)點(diǎn)或測(cè)量?jī)x器采樣點(diǎn)。在日常工作中，主要有站心赤道坐標(biāo)系和站心地平坐標(biāo)系。 2100433B

游戲和圖形開發(fā)中常用的坐標(biāo)系有：世界坐標(biāo)系、物體坐標(biāo)系、攝像機(jī)坐標(biāo)系、慣性坐標(biāo)系。 世界坐標(biāo)系是描述其它坐標(biāo)系所需要的參考框架，只能用世界坐標(biāo)系描述其他坐標(biāo)系的位置，不能用更大的，外部的坐標(biāo)系來描述世界坐標(biāo)系。

關(guān)于世界坐標(biāo)系的的典型問題都是關(guān)于初始位置和環(huán)境的，如：

1、 每個(gè)物體的位置和方向。 2、攝像機(jī)的位置和方向。 3、世界的每一點(diǎn)的地形是什么。 4。各物體從哪里來，到哪里去。 物體坐標(biāo)系是和特定物體相關(guān)的坐標(biāo)系。每個(gè)物體都有它們獨(dú)立的坐標(biāo)系。 在物體坐標(biāo)系中可能會(huì)遇到的問題： 1、周圍有需要互相作用的物體嗎？（我要攻擊它嗎？） 2、哪個(gè)方向，在我前面嗎？我左邊一點(diǎn)？（我應(yīng)該射擊還是轉(zhuǎn)身就跑） 攝像機(jī)坐標(biāo)系是和觀察者密切相關(guān)的坐標(biāo)系。是一種特殊的“物體”坐標(biāo)系。 典型問題： 1、3D空間中的給定點(diǎn)在攝像機(jī)前方嗎？ 2、3D空間中的給定點(diǎn)在屏幕上還是超出了邊界？ 3、某個(gè)物體是否在屏幕上？部分還是全部在？ 4、兩個(gè)物體誰在前面？（可見性檢測(cè)，深度排序） 慣性坐標(biāo)系是為了簡(jiǎn)化世界坐標(biāo)系到物體坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。從物體坐標(biāo)系到慣性坐標(biāo)系只需旋轉(zhuǎn)，從慣性坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系只需平移。 嵌套坐標(biāo)系同樣為了簡(jiǎn)化物體在世界坐標(biāo)系中位置，如一個(gè)物體坐標(biāo)系嵌套一個(gè)頭部坐標(biāo)系，則頭部坐標(biāo)系可以只與物體坐標(biāo)系聯(lián)系，簡(jiǎn)化操作。

坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，應(yīng)用矩陣表示，一切操作如物體的旋轉(zhuǎn)、平移過程等都可以用矩陣(4*4齊次空間矩陣)來表示2100433B