站心坐標系坐標變換方法

與空間直角坐標系之間的轉(zhuǎn)換

空間直角坐標變換為站心坐標的計算公式如下

站心坐標變換為空間直角坐標的計算公式如下

與大地坐標系之間的轉(zhuǎn)換

站心坐標系與大地坐標系之間也可以相互轉(zhuǎn)換。如果用戶從站心坐標系的原點運動到點

反過來，大地坐標變化量

站心直角坐標系

定義：以站心（如GPS接收天線中心）為坐標系原點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軸與地球橢球的長半軸重合（東向）所構成的直角坐標系，稱為當?shù)貣|北天坐標系（ENU）。

站心極坐標系

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

站心坐標系是以測站為原點的坐標系，即用準備好的基座來定點并進行觀察和測量，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動規(guī)律，如接收機可見GPS衛(wèi)星的視角、方位角及距離等，需要用到站心坐標系。

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

1、 坐標參照系包括基準和坐標系兩部分。

2、任一特定的基準和任一特定的坐標系的組合都形成特定地一個坐標參照系。

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

4、 基準的作用就是給特定的坐標系進行特定的定位和定向。因此，一個坐標參照系必須同時包括基準和坐標系兩個部分才完整。

大地坐標系

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

正高

是空間任一點沿該點處垂線至大地水準面的距離（與大地高的基準面不一樣）。

正常高

由于高程方向上的重力值很難精確表達出來，所以引入距離方向上的重力平均值來進行確定高程值，相應的基準面就是似大地水準面，因為它與大地水準面十分接近。

大地水準面差距

指的就是空間任一點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

空間直角坐標系

實質(zhì)上點的空間直角坐標就是該點到坐標系原點形成的向徑在三個坐標軸上的投影；一般坐標系原點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，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系。一般用（X,Y,Z）來表示任一點的空間位置。2100433B

在測量中，為了處理觀測成果和傳算地面控制網(wǎng)的坐標，通常需要選取一參考橢球面作為基本參考面，選一參考點作為大地測量的起算點（大地原點），利用大地原點的天文觀測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，參心大地坐標系可以通過高斯投影計算轉(zhuǎn)化為平面直角坐標系，為地形測量和工程測量提供控制基礎。

【測站坐標系】station origin rectangular coordinate system

以站心為基本原點的坐標系。站心通常指測站觀測點或測量儀器采樣點。在日常工作中，主要有站心赤道坐標系和站心地平坐標系。 2100433B

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

關于世界坐標系的的典型問題都是關于初始位置和環(huán)境的，如：

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

坐標系轉(zhuǎn)換，應用矩陣表示，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