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一、參考框架

雖然坐標參照系的定義明確且嚴密, 但卻非常抽象, 且不易于使用, 必須通過一種具體形式加以實現(xiàn), 才具實際意義。在實踐中, 坐標參照系通過參考框架( Reference Frame) 來實現(xiàn)。

參考框架是一組具有相應(yīng)坐標參照系下坐標及其時間演變的點。例如, 天球參考框架( CRF—Celestial Reference Frame ) 是一 組空間位置已知的恒星和類星體, 而地球參考框架( TRF—Terrestrial Reference Frame) 則是坐標及其速度已知的一組地面點。之所以稱參考框架是參照系的實現(xiàn), 原因其實非常簡單: 在一組相容的坐標中, 實際上隱含了定義一個坐標參照系所必需的一個原點、一組正交坐標軸的指向和一個尺度。

只要涉及與空間位置有關(guān)的問題, 就會涉及參照系; 只要涉及參照系, 則必將涉及參考框架。

例如, 在天文學中作為國際天球參照系( ICRS—International Celestial Reference System) 實現(xiàn)的國際天球參考框架( ICRF—International Celestial Reference Frame) , 在普通 GPS 測量應(yīng)用中作為 1984 年世界大地系統(tǒng)( WGS-84—World Geodetic System 1984) 實現(xiàn)的 WGS-84 參考框架, 在空間大地測量中作為國際地球參照系( ITRS—International Terrestrial Reference System)實現(xiàn)的國際地球參考框架( ITRF—International Terrestrial Reference Frame) 以及作為工程應(yīng)用所采用的局部參照系實現(xiàn)的測量控制網(wǎng)等, 都可以被稱為參考框架。

二、坐標系轉(zhuǎn)換與基準轉(zhuǎn)換

由于不同坐標系、不同基準和不同坐標參照系的存在, 因而常常需要在它們之間進行相互轉(zhuǎn)換。這些轉(zhuǎn)換可以分為兩種基本類型: 一類是坐標系轉(zhuǎn)換( Coordinate System Transforma_x0002_tion) , 另一類是基準轉(zhuǎn)換( Datum Transformation) 。

1、坐標系轉(zhuǎn)換

坐標系轉(zhuǎn)換指的是同一點的坐標在相同基準或坐標參照系下由一種坐標系下的坐標轉(zhuǎn)換為另一種坐標系下的坐標, 如在同一坐標參照系下的空間直角坐標與大地坐標間的相互轉(zhuǎn)換。顯然, 坐標系轉(zhuǎn)換實際上是不同坐標表達方式間的變換。

2、基準轉(zhuǎn)換

基準轉(zhuǎn)換指的是將同一點在基于某一基準或坐標參照系的坐標系下的坐標轉(zhuǎn)換為基于另一基準或坐標參照系的坐標系下的坐標。

如 WGS-84 與1954 年北京坐標系下大地坐標間的相互轉(zhuǎn)換, 或 WGS-84 下空間直角坐標與 1954 年北京坐標系下大地坐標間的相互轉(zhuǎn)換。

與眾多空間定位技術(shù)一樣, 直接通過 GPS 測量定位所得到的坐標, 屬于一個全球坐標參照系。但對于大多數(shù)的工程應(yīng)用來說, 它們往往需要在某個局部坐標參照系下的坐標。這一局部坐標參照系, 既可能是一個全球坐標參照系, 也可能是一個國家坐標參照系或獨立坐標參照系。對于前兩種情況, 處理方法基本相同, 既可以直接進行基準轉(zhuǎn)換, 也可以進行在數(shù)學模型中包含有基準轉(zhuǎn)換過程的 GPS 網(wǎng)約束平差或聯(lián)合平差。對于第三種情況, 處理過程則較為復(fù)雜, 實際采用的方法也多種多樣。