坐标转换程序设计matlab资料下载.pdf
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theortheoryy专专业:
业:
测绘工程测绘工程学学号号:
080131080131指导老师指导老师:
徐徐专专业:
测绘工程测绘工程二零一二年五月二零一二年五月1摘要本文主要阐述了基于MATLAB的坐标转换程序设计与实现的问题。
论述以MATLAB为开发平台和编程语言,设计出解决工程测量中常见的坐标转换问题的程序。
坐标转换一直是专业性强且不易解决的问题,针对目前坐标转换软件功能单一、操作不方便等问题,采用窗口、菜单、控件的操作方式,实现了所见即所得的人性化界面设计。
程序的设计主要从两个方面进行,其一保证程序有较高的转换精度,其二是友好的界面设计。
程序的运行能满足工程测量人员对坐标转换运算和坐标数据分析的需要,程序实现了不同参考椭球情况下七参数和四参数的计算过程、不同坐标系统的坐标转换和换带计算程序化。
论文还诠释了测量坐标转换的含义和内容,针对坐标转换基本模型的选用、转换参数的解算、转换计算的方法、转换计算中值得注意的问题加以研究和探讨,以便实现在测量实践和理论中各类不同坐标之间的转换计算。
关键词:
坐标转换,换带,参考椭球,MATLAB,图形用户界面AbstractThisarticleexpatiatesthedesignandimplementationofacomputingprogramforcoordinateconversion,operationofMATLAB.Withprogrammedlanguage,thearticledesignstheprogramofsolvingthecommoncoordinateconversionproblemsintheengineeringsurvey,whichregardsMATLABasanexploitationbasis.coordinateconversionisaprofessionalproblemwhichisdifficulttosolve,tosolvetheexistedproblems,theoperatingmodesofwindows,menusandwidgetsareadopted.Moreover,theWYSWYGhumanizedprogramdesignsarerealized.Theprogramdesignscomefromtwoaspects.Firstly,thepowerfuloperationfunctionoftheprogramisguaranteed.Secondly,thevisualizationisdesigned.Theprogramoperationmeetstheneedswhichengineeringsurveypersonnelneedtohavethecoordinateconversionoperationanddataanalysis.Meanwhile,theprogramdesignsthecoordinateconversionfunction,includingcoordinateconversionamongdifferentcoordinatesystemsandbetweentwoprojectionzones,realizingthecomputationof4parametersaswellas7parametersunderthecoordinatesamongdifferentcoordinatesystems.Aboveall,thearticleincludesthemeaningandcontentoftransformation,basicmodelselectionofcoordinatestransformation,calcu1ationoftransformationparameters,calculationmethodoftransformationandproblemsexistingintransformation.CalculationareresearchedanddiscussedinthispaperinordertomeasuretransformationcalculationofdifferentcoordinateinpracticeandtheoryKeywords:
Coordinateconversion,Stripeexchange,Referenceellipsoid,MATLAB,GUI3目目录录前言.11MATLAB程序设计基础.21.1MATLAB程序设计基础4.21.1.1MATLAB系统概述.21.1.2MATLAB程序设计的基本原则.21.1.3MATLAB中的变量和常量.21.1.4矩阵运算基本操作及操作技巧.31.1.5MATLAB的文件类型及常用函数.31.2数据文件的输入和输出.41.2.1文件的打开与关闭.41.2.2文件读写命令函数.41.3MATLAB图形用户界面设计.41.3.1菜单设计.41.3.2对话框设计.51.3.3图形用户界面设计工具.52坐标转换的基本理论.82.1坐标系的分类.82.1.1坐标系的分类.82.1.2常用的坐标系统.92.1.3地球椭球的基本几何参数及其相互关系.112.2高斯投影的基本概念.152.2.1基本概念.152.2.2高斯投影坐标正算.172.2.3高斯投影坐标反算.182.3地方独立平面坐标系.192.3.1工程测量中几种可能采用的直角坐标系.203坐标转换的数学模型.223.1坐标系变换.223.1.1空间直角坐标系与空间大地坐标系间的转换.223.1.2空间坐标系与平面直角坐标系间的转换.233.2基准转换.243.2.1七参数转换公式.243.2.2四参数转换公式13.263.3坐标转换基本模型在测量实践和理论中的应用及分析.273.3.1同一基准下坐标转换计算.273.3.2不同基准下坐标转换计算.274坐标转换程序设计.304.1程序整体设计.304.1.1参数设计.304.1.2坐标转换模块.314.1.3程序功能设计图.324.2利用MATLAB实现坐标转换的函数.324.2.1程序基本函数.324.2.2坐标转换类函数.324.2.3GUI程序代码.324.2.4基于GUI程序界面设计.33结论.40致谢.错误!
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参考文献.42附录.431前言随着现代测绘科学技术的发展,常规大地测量方法已逐渐被卫星大地测量方法所取代。
藉助于卫星大地测量可在一个三维地心坐标系中测定和表述地面点的空间位置,即可表示为三维空间直角坐标,也可表示为相应于某一椭球面的大地经纬度、大地高,因此空间大地直角坐标系及其各种转换关系在现代大地测量中具有现实意义。
我国近年来已有很多城市采用GPS技术来建立和改造平面控制网,由于过去都年来积累的成果成图资料数量巨大,并仍具有宝贵的利用价值,必须考虑数据资料的连续性和相对稳定性。
而且许多城市控制网质量较高,并采用的坐标系经过科学论证,设置合理,因此须将GPS测量数据归算到原有控制网的平面坐标中去,并用GPS技术来扩展和改善原有的地面控制网。
工程施工过程中,常常会遇到不同坐标系统间,坐标转换的问题。
施工坐标系与测量坐标系往往不一致,在计算测设数据时需要进行坐标换算。
坐标转换一直是专业性强且不易解决的问题,能够开发出一套既运算速度快又能保持高精度的坐标转换软件,将会给经济建设、科学技术和国防提供便利、高效的服务。
针对复杂的坐标转换计算过程,作者利用MTATLAB实现了不同坐标系统的转换,使用户能够简单、方便地实现不同坐标系统中单点、批量点的坐标转换,针对目前坐标转换软件功能单一、操作不方便等问题,采用窗口、菜单、控件的操作方式,实现了所见即所得的人性化界面设计。
本程序设计实现了不同参考椭球情况下七参数和四参数的计算过程、不同坐标系统的坐标转换和换带计算程序化。
不仅阐述了程序的坐标转换功能设计、可视化设计,还对坐标转换的理论基础进行了探讨,诠释了测量坐标转换的含义和内容,论述了坐标转换的数学模型及运算理论,针对坐标转换基本模型的选用、转换参数的解算、转换计算的方法、转换计算中值得注意的问题加以研究和探讨,以便实现在测量实践和理论中各类不同坐标之间的转换计算。
并叙述了程序的功能、实现方案及实现过程,给出了实现一些运算功能的流程及相应的部分重要语句和代码。
经过实例论证,程序的运行能够满足工程测量人员对坐标转换运算和坐标数据分析的需要。
基于MATLAB的坐标转换程序设计21MATLAB程序设计基础1.1MATLAB程序设计基础41.1.1MATLAB系统概述MATLAB是英文“矩阵实验室”MatrixLaborratory的缩写,全部用C语言编写。
其具有一下特点:
(1)以复数矩阵作为基本编程单元,矩阵运算如同其他高级语言中的变量操作一样方便,而且矩阵无需定义即可采用。
(2)语言书写简单。
(3)语句功能强大。
(4)有丰富的图形功能。
(5)提供了许多面向应用问题求解的工具箱函数。
(6)有丰富的外部程序接口,可以实现多种语言共享资源,在实践中可充分发挥各种语言的优越性。
1.1.2MATLAB程序设计的基本原则突破以往其他程序语言经常采用的循环思想,尽量用MATLAB矩阵式语言书写程序,使得程序简洁,执行效率高。
在程序设计中尽量避免重复的脚本代码,多用MATLAB提供的函数。
系统中的函数要比用一般代码编的函数执行效率高很多。
在编写比较大的程序时,应该对各个细节以函数或子过程方式处理,避免矩阵混淆。
在程序编制过程中,各个功能部分尽量封装在函数中,这样不但可以减少全局变量个数,而且对各个函数的修改要比对整个程序的修改方便得多。
1.1.3MATLAB中的变量和常量在MATLAB中,变量名可由字母A-Z、a-z、数字和下划线“_”组成,但第一个字符必须是字母。
注意:
MATLAB是区分大小写字母的,如矩阵a和A是不一样的。
在变量使用之前,用户不需要指定一个变量的数据类型,也不必声明变量。
MATLAB有许多不同的数据类型,这对决定变量地大小和形式是有价值的,特别适合于混合数据类型、矩阵、细胞矩阵、结构和对象。
3变量有局部变量和全局变量两种。
局部变量(local)是存在于函数空间内部的中间变量,产生于该函数的运行过程中,其影响范围也仅限于函数本身。
全局变量(global)是在不同的工作空间以及基本工作空间中可以被共享的变量。
必须用global逐个对具体变量加以专门定义,没有global定义的函数和基本空间,将无权享用全局变量。
1.1.4矩阵运算基本操作及操作技巧
(1)矩阵的输入直接输入:
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- 坐标 转换 程序设计 matlab