常用坐标系

系列文章目录

《SAR笔记-卫星轨道建模》

《SAR笔记-卫星轨迹（三维建模）》

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文章目录

前言

一、各种坐标系

1.1 地心地固（ECEF）直角坐标系

1.2、东北天（ENU）坐标系

1.3 WGS-84坐标

二、常用坐标系

2.1、常用坐标系使用场景

2.2、常用坐标系参数

2.3、常用坐标系转换

总结

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前言

        在SAR成像之后，需要将所成SAR图像准确映射应到地理位置，形成具有实际意义的SAR测绘图像。为精准完成此过程，需要对数据所属坐标系以及不同坐标系之间位置数据的转换有着深刻的了解。本文将简单介绍WGS84坐标系、ECEF坐标系、ENU坐标系的定义，并介绍不同坐标系下位置数据之间的转换规则，总结了各坐标系的使用场景。

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一、各种坐标系

1.1 地心地固（ECEF）直角坐标系

         其原点为地球的质心，x轴延伸通过本初子午线（0度经度）和赤道（0deglatitude）的交点。 z轴延伸通过的北极（即，与地球旋转轴重合）。 y轴完成右手坐标系，穿过赤道和90度经度。一般卫星给出的星历数据中xyz坐标是在ECEF坐标系中表述的。

1.2、东北天（ENU）坐标系

       X轴：指向东边； Y轴：指向北边； Z轴：指向天顶。ENU局部坐标系采用三维直角坐标系来描述地球表面，实际应用较为困难，因此一般使用简化后的二维投影坐标系来描述。在众多二维投影坐标系中，统一横轴墨卡托（The Universal Transverse Mercator ，UTM）坐标系是一种应用较为广泛的一种。UTM 坐标系统使用基于网格的方法表示坐标，它将地球分为 60 个经度区，每个区包含6度的经度范围，每个区内的坐标均基于横轴墨卡托投影。横轴墨卡托投影用于局部制图用，或者把自己国家放到世界地图中间，离开中心经线远了变形也大。

1.3 WGS-84坐标

       也叫经纬高坐标系(经度(longitude)，纬度(latitude)和高度(altitude)LLA坐标系)，全球地理坐标系、大地坐标系。可以说是最为广泛应用的一个地球坐标系，它给出一点的大地纬度、大地经度和大地高程而更加直观地告诉我们该点在地球中的位置，故又被称作纬经高坐标系。WGS-84坐标系的X轴指向BIH(国际时间服务机构)1984.0定义的零子午面(Greenwich)和协议地球极(CTP)赤道的交点。Z轴指向CTP方向。Y轴与X、Z轴构成右手坐标系。GPS广播星历是以WGS-84坐标系为根据的。

大地纬度：过用户点P的基准椭球面法线与赤道面的夹角。纬度值在-90°到+90°之间。北半球为正，南半球为负。

大地经度：过用户点P的子午面与本初子午线之间的夹角。经度值在-180°到+180°之间。

大地高度：过用户点P到基准椭球面的法线距离，基准椭球面以内为负，以外为正。

 

 补充说明：大地水准面高：沿椭球体法线从大地水准面（与静止海平面重合的重力等位面，大地水准面是一个与地球内部密度分布有关的不规则曲面）到椭球体面（利用大地水准面进行拟合得到的）的距离。海拔高度（绝对高程或正高）：地面点到大地水准面的铅垂距离。上图展示了大地水准面高、海拔高度、大地高度的几何示意图，实际大地水准面与椭球体面接近， 距离不超过110m(来源