在大地測量學(xué)中通常采用的坐標(biāo)系有大地坐標(biāo)系，空間直角坐標(biāo)系，高斯平面直角坐標(biāo)系等。在同一參考橢球基準(zhǔn)下，大地坐標(biāo)系，空間直角坐標(biāo)系，高斯平面直角坐標(biāo)系是等價(jià)的，一一對應(yīng)的，只是不同的坐標(biāo)表現(xiàn)形式。

1、大地坐標(biāo)

大地坐標(biāo)是大地測量的基本坐標(biāo)系，它是大地測量計(jì)算，地球形狀大小研究和地圖編制等的基礎(chǔ)

大地坐標(biāo)以參考橢球面為基準(zhǔn)面的坐標(biāo)，地面點(diǎn)P的位置用大地經(jīng)度L、大地緯度B和大地高H表示。大地坐標(biāo)多應(yīng)用于大地測量學(xué)，測繪學(xué)等。

坐標(biāo)原理：當(dāng)點(diǎn)在參考橢球面上時(shí)，僅用大地經(jīng)度L和大地緯度B表示。大地經(jīng)度L是通過P點(diǎn)的大地子午面與起始大地子午面(通過格林尼治天文臺的子午面)之間的夾角。規(guī)定以起始子午面起算，向東由0°至180°稱為東經(jīng);向西由0°至180°稱為西經(jīng)。大地緯度B是通過P點(diǎn)的法線與赤道面的夾角，規(guī)定由赤道面起算，由赤道面向北從0°至90°稱為北緯;向南從0°到90°稱為南緯。大地高H是地面點(diǎn)沿法線到參考橢球面的距離。

2、空間直角坐標(biāo)

在衛(wèi)星大地測量中，常采用空間大地直角坐標(biāo)系來確定地面點(diǎn)的三維坐標(biāo)?？臻g直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)位于參考橢球的中心，Z軸與橢球的旋轉(zhuǎn)軸一致，指向參考橢球的北極; X軸指向起始子午面與赤道的交點(diǎn)，Y軸位于赤道面上，按右手系與X軸正交成90“夾角。

3、高斯平面直角坐標(biāo)

為了方便工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與施工，我們需要把測區(qū)投影到平面上來，使測量計(jì)算和繪圖更加方便。而地理坐標(biāo)是球面坐標(biāo)，當(dāng)測區(qū)范圍較大時(shí)，要建平面坐標(biāo)系就不能忽略地球曲率的影響。把地球上的點(diǎn)位化算到平面上，稱為地圖投影。地圖投影的方法有很多，我國采用的是高斯——克呂格投影(又稱高斯正形投影)，簡稱高斯投影。它是由德國數(shù)學(xué)家高斯提出的，由克呂格改進(jìn)的一種分帶投影方法。它成功解決了將橢球面轉(zhuǎn)換為平面的問題。

與數(shù)學(xué)中的平面直角坐標(biāo)系不同的是，其x軸為縱軸，上(北)為正，Y軸為橫軸，右(東)為正，方位角是從北方向?yàn)闇?zhǔn)按順時(shí)針方向計(jì)算出的夾角。

4、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換是空間實(shí)體的位置描述，是從一種坐標(biāo)系統(tǒng)變換到另一種坐標(biāo)系統(tǒng)的過程。通過建立兩個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)之間一一對應(yīng)關(guān)系來實(shí)現(xiàn)。是各種比例尺地圖測量和編繪中建立地圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)必不可少的步驟。

在許多工程測量中，其測量結(jié)果往往需要提供地方坐標(biāo)系的坐標(biāo)，這時(shí)就需要我們把GPS測量的處理結(jié)果從WGS84坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到地方坐標(biāo)系中。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換從方法上講有格網(wǎng)法、多參數(shù)法、多元回歸法等。

參數(shù)法轉(zhuǎn)換模型一般有布爾莎模型、莫洛金斯基模型、維斯模型、范氏模型等，但最常用的是布爾莎模型。從精度上講，格網(wǎng)法精度最高，但這種方法受已知條件限制，它需要測區(qū)內(nèi)有足夠多的重合點(diǎn)并且分布均勻。在許多工程測量中，如道路、橋梁、建筑、大壩、隧道測量等，他們需要的是當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系，一般沒有足夠的重復(fù)點(diǎn)，所以在工程測量的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中，一般很少采用格網(wǎng)法。采用比較多的還是參數(shù)法。

目前國內(nèi)常見的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換有以下幾種：

1.大地坐標(biāo)(BLH)對平面直角坐標(biāo)(XYZ)

常規(guī)的轉(zhuǎn)換應(yīng)先確定轉(zhuǎn)換參數(shù)，即橢球參數(shù)、分帶標(biāo)準(zhǔn)(3度，6度)和中央子午線的經(jīng)度。橢球參數(shù)就是指平面直角坐標(biāo)系采用什么樣的橢球基準(zhǔn)，對應(yīng)有不同的長短軸及扁率。畫到直角坐標(biāo)系可以寫為(x+z*acosθ，y+z*asinθ)a，θ為參數(shù)。

2.任意兩空間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換

由于測量坐標(biāo)系和施工坐標(biāo)系采用不同的標(biāo)準(zhǔn)，要進(jìn)行精確轉(zhuǎn)換，必須知道至少3個(gè)重合點(diǎn)(即為在兩坐標(biāo)系中坐標(biāo)均為已知的點(diǎn))，再采用布爾莎模型進(jìn)行求解。

常用的方法有三參數(shù)法、四參數(shù)法和七參數(shù)法。