主要内容

三维坐标系的比较

坐标系用坐标表示地球上的位置。测绘工具箱™功能在以地球为中心的地球固定(ECEF)、大地测量、北东向上(ENU)、东北向下(NED)和方位角-高程-范围(AER)系统之间转换坐标。

像ECEF和大地测量系统这样的全局系统使用三组坐标来描述物体的位置。本地系统，如ENU、NED和AER系统需要两组坐标:一个三元组描述原点的位置，另一个三元组描述物体相对于原点的位置。

当你使用3-D坐标系时，你必须指定一个近似地球形状的椭球模型。有关椭球模型的更多信息，请参见参考球状体．本页上的所有样本坐标均使用1984年世界大地测量系统(WGS84)。

地球地球定点坐标

以地球为中心的地球固定(ECEF)系统使用笛卡尔坐标(X，Y，Z)表示相对于参考椭球体中心的位置。椭球体中心到地球中心的距离取决于参考椭球体。

  • 积极的X在纬度0°和经度0°处，赤道与本初子午线相交。

  • 积极的Y轴与椭球面相交于纬度0°和经度90°。

  • 积极的Z在纬度90°和经度0°处，即北极，该椭球体的表面相交。

ECEF坐标系的图解

例如，巴茨-绍蒙特公园的ECEF坐标为(4198945米，174747米，4781887米)。

大地坐标

大地测量系统使用坐标(纬度，朗，h)表示相对于参考椭球体的位置。

  • 纬度(纬度)起源于赤道。更具体地说，一点的纬度是该点上椭球体的法线与包含椭球体的中心和赤道的赤道平面的夹角。纬度角在[-90°，90°]的范围内。正纬度对应北方，负纬度对应南方。

    参考椭球体的横截面，标有赤道面和纬度角

  • 朗即经度，起源于本初子午线。更具体地说，一点的经度是包含椭球圆心的平面和包含该点的子午线与包含椭球圆心的平面和本初子午线的夹角。正经度是从北极上方的有利位置以逆时针方向测量的。通常，经度在[-180°，180°]或[0°，360°]的范围内。

    带有本初子午线和经度角标记的参考椭球体

  • h，椭球面高度，沿参考椭球面法线测量。坐标变换函数如geodetic2ecef要求您指定h与参考椭球体的单位相同。方法可以更改参考椭球的单位LengthUnit财产。地形模型通常使用正交高度而不是椭球高度提供数据。有关从正交高度计算椭球高度的信息，请参见从正交高度和大地面高度中找到椭球面高度．

    参考椭球带标记的椭球高度

例如，巴特斯-肖蒙公园的大地坐标为(48.8800°，2.3831°，124.5089 m)。

East-North-Up坐标

东-北-上(ENU)系统使用笛卡尔坐标(xEast，yNorth，z上)表示相对于本地原点的位置。局部原点由大地坐标(lat0，lon0，h0)．注意，原点不一定在椭球体的表面上。

  • 积极的xEast-轴沿纬度的平行方向指向东方lat0．

  • 积极的yNorth-轴沿经度子午线指向北方lon0．

  • 积极的z上-轴沿椭球法线向上指向。

ENU坐标系的图解

例如，蒙马特有大地坐标(48.8862°，2.3343°，174.5217 m)，巴特斯-肖蒙特公园相对于蒙马特的ENU坐标为(3579.4232 m， -688.3514 m， -51.0524 m)。

North-East-Down坐标

东北向下(NED)系统使用笛卡尔坐标(xNorth，酵母，zDown)表示相对于本地原点的位置。局部原点由大地坐标(lat0，lon0，h0)．典型的，内爆系统的局部起源是在地球表面以上。

  • 积极的xNorth-轴沿经度子午线指向北方lon0．

  • 积极的酵母-轴沿纬度的平行方向指向东方lat0．

  • 积极的zDown-轴沿椭球法线向下指向。

说明NED坐标系

NED坐标系通常用于指定相对于移动飞机的位置。在这个应用中，一个NED系统的原点和轴线是不断变化的。注意，坐标并不是固定在飞机的框架上。

例如，一架飞往戴高乐机场的飞机，其大地坐标为48.9978°，2.7594°，699.8683 m，机场相对于该飞机的NED坐标为(1645.8313 m， -15677.1868 m, 555.8221 m)。

Azimuth-Elevation-Range坐标

方位-高程-距离(AER)系统使用球坐标(阿兹，海拔高度，范围)表示相对于本地原点的位置。局部原点由大地坐标(lat0，lon0，h0)．方位、仰角和倾斜距离取决于局部笛卡尔系统，例如ENU系统。

  • 阿兹，方位角，是在xEast-yNorth正平面yNorth-轴为物体在平面上的投影。

  • 海拔高度，即仰角，是从xEast-yNorth平面到物体。

  • 范围，即倾斜距离，是物体与局部原点之间的欧氏距离。

AER坐标系的图解

例如，戴高乐机场的激光雷达传感器具有大地坐标(48.0124°，2.5451°，163.4885 m)，飞机相对于该传感器的AER坐标为(95.8314°，1.8781°，15773.1381 m)。

提示

如果要在具有相同原点的ENU、NED和AER系统之间转换坐标，则不需要指定参考椭球或原点坐标。

另请参阅

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参考文献

[1]国威、齐沛明、李铁汉。无人旋翼机系统．伦敦:Springer-Verlag London Limited: 2011。

J.范·西克尔基本的GIS坐标．佛罗里达州博卡拉顿:CRC出版社，2004年。

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