1、讨论大地测量的坐标系统转换问题摘要：文章叙述了目前我国国内的 GPS 工程测量中常用的坐标系统，进而分析了 RTR 技术原理与坐标转换，希望能够对我国的工程测量中的坐标转换技术的发展，以及工程测量事业的发展能够有所带助。 关键词：大地测量、坐标转换、问题 中图分类号：P22 文献标识码： A 近年来，随着我国市场经济的高速发展，我国逐渐把土地及空间的位置的应用与开发放在其工作的重要的位置上，这也使得对工程项目的测绘工作的要求也是越来越高，尤其是表现在对工程测绘的测量精准度的要求之上，这使得工程测量学科的重要性以及应用性增大。 而当前的 GPS 技术的出现以及应用，这使得我国的工程的野外测量以及
2、实时测量精度能够控制在 cm 的级别，而且 GPS 测量还具有实时性和精度高以及速度快等常规测量方式所无法比拟的，但由于当前的 GPS 其主要接收的为通用的 W GS-84 地心坐标系，而在测量中所应用坐标不仅仅只有 W GS-84 地心坐标，因此坐标转换也成为当前工程测量中的重要工作，也成为当前测量企业需要解决的问题。 1980 年西安大地坐标系。20 世纪 80 年代天文大地网的施行整体平差是势在必行，而我国政府决定去建立适用与我国的地域情况的国家大地坐标系统。此坐标系统在 1980 正式做成而命名为 1980 年西安大地坐标系统。其能够使得整体平差在系统中进行，而且其采用的地球椭球参数为
3、四个。 一、坐标系统转换的理论基础 1、大地坐标与三维直角坐标之间的计算大地坐标系用大地纬度 B、大地经度 L 和大地高 H 来表示点的位置。根据地图投影的理论，大地坐标系可以通过一定的投影转化为投影平面上的直角坐标系。 空间大地直角坐标系是一种以地球质心为原点的右手直角坐标系，一般用 X、Y、Z 表示点的位置。由于人造地球卫星及其他宇宙飞行器围绕地球运转时，其轨道平面随时通过地球质心。对它们的跟踪观测也以地球质心为坐标原点，所以空间大地直角坐标系是卫星大地测量中一种常用的基本坐标系。 现今，利用卫星大地测量的手段，可以迅速地测定点的空间大地直角坐标，同时经过数学变换，还可以求出点的大地坐标，
4、用以加强和扩展地面大地网，进行岛屿和洲际联测。如图 1 所示，P 点的位置用空间大地直角坐标(X、Y、G)表示，其相应的大地坐标为(B、L、H)。 二、各种坐标系间的坐标转换 城市测量中已普遍采用 GPS 技术测定控制网，获得控制点的坐标为WGS-84 坐标。建国以来我国一直采用的是 54 北京坐标系，很多控制点的坐标为 54 北京坐标。80 国家坐标系是经过全国天文大地网整体平差后建立的新坐标系，较 54 北京坐标系更科学合理。2000 国家大地坐标由国务院批准自 2008 年 7 月 1 日启用。相对独立坐标系是城市测量中为减少长度投影变形而普遍应用的坐标系。以上五种坐标在测量成果中常会遇
5、到，实际应用中常需要进行坐标系间的坐标转换。 WGS-84 坐标系和 2000 国家大地坐标系属地心坐标系，54 北京坐标系、80 西安坐标系属参心坐标系，它们所对应的空间直角坐标是不同的，不同坐标系的坐标相互转换可由下式实现。式中 X/Y/Z 表示新坐标系的坐标，X1、Y1、Z1 表示原坐标系的坐标，Xa、Ya、Za 表示坐标原点的平移量， 。1、2、3 表示旋转参数，m 表示尺度因子。上式称为布尔莎七参数变换公式，是相似坐标变换中的一个典型公式。只要知道参数值，两套坐标系间的坐标就可方便的进行转换。 三、以 RTK 技术原理与坐标转换详细阐述 对于 GPS-RTK 测量中坐标转换技术而言最
6、重要的即是对目前 RTK 的应用中的转换参数分析，而其参数主要由三参数、四参数和七参数以及拟合参数等等构成，下面就对其的简单计算以及输人等等进行简单分析和探讨。 1、三参数的求法 对于三参数的分析，首先就是对其的计算，其主要是以一个已知点为基础进行校正，而求出X、Y、H，也即是基于 WGS84 坐标系统的坐标值和实际应用坐标值的三维差值。其次，对于三参数的校正而言，其从原理而言，每次开机参考站都应该重新校正，但当参考站的架设地点不便，而且其开机每次发射的 WGS84 坐标都是设置固定的，这种情况下的三参数那就可以不用重新校正计算。另外，对于系统的操作软件而言，其可以使得参考站发射坐标固定，但这
7、种只能用于参考站架设的同一地点。 2、四参数和七参数的求法 对于四参数以及七参数而言，四参数主要指的是在同椭球间不同的坐标系间的转换参数，对其的表示可用X、Y、A(旋转角)，K(尺度比)，而七参数其主要指的是两个不同椭球之间的坐标的转换参数，可以用X、Y、Z、a、B、Y 、K，也即是指的平移(3 个)、旋转(3 个)以及尺度参数(1 个)对其进行表示。而其中要值得注意的是，四参数和七参数在系统的测量中是不够能同时使用的，也就是在使用中只能对两者择其一，这使得工程的具体测量时对这两种参数的确定也成为一个重要的问题。 就 GPS-RTK 测量而言，其直接测量坐标的基础是 WGS84 坐标系，但就目
8、前我国而言，其采用的是国家标准坐标系统，如 1954 年北京坐标系，当两者不是一个椭球，那么原则基本而言是应该采用七参数而对两个椭球的实现转换。而具体对于四参数以及七参数的计算而言：第一，求取四参数的方法主要有两种：其一，利用工程测量的室内点进行校正，也即是利用软件的校正，首先应该选取测量数据库中的控制点，然后输人相应的 WGS84 坐标，这样软件就能够自动的计算四参数以及其点位的精度；其二，利用现场的点校正，具体操作就是通过指定的现场的控制点而对坐标的进行联测，这样就能够利用联测的点进而能够求出四参数。 第二：七参数的求解方法.其主要方法是通过控制静态测量来进行技术。具体操作是将静态测量的数
9、据输人到专业的平差软件中，通过软件的自动处理，而求出七参数，而且这在做 RTK 测量时是能够直接的输人使用。其中值得注意的是，七参数比四参数谁确性以及精度高，因此，在条件允许的情况下应该尽可能的去选用七参数。 3、拟合参数的求法 对于拟合参数而言，主要指的高程拟合参数，也就是在高精度的正常高程值下，RTK 测量应该做到能够合理地求解其高程的拟合面。对于GPS 静态测量而言，其最高在三等的水准的精度，而做 RTK 时其主要为四等以及四等以上，因此，这也是的其必须在高精度的高程拟合面的前提下才能求取的原因。 而拟合参数的求取，主要就是求去某区域的高程异常的过程，这主要可以利用相关软件对高程拟合参数
10、的进行计算，具体而言也就是利用控制点的坐标库求四参数，当其拥有高程的已知点个数在六个以上是，软件就能够自动的计算高程拟合参数而且自动启用。 总之，随着我国经济的高速发展以及社会科学的飞速前进，工程测绘技术只会越来越精准越现代化。从当前工程测绘技术的应用程度以及科学性看，现代的工程测量工作的发展趋势必然首要的就是测量工程的内外作业一体，使得整体工作更加协调。 随着技术水平的进步，当前的工程测量的坐标转换也会进行更新换代而使得其简捷以及精确。就 RTK 测量技术而言，其不仅操作简单方便。RTK 的测量能够高精度、快速地测定地图中的图根控制点以及地形点和地物点等的坐标。因此，对于 GPS-RTK 测量中坐标转换的研究分析，对于工程的测量以及社会的前进发展都是具有重要意义。 参考文献: 1张凤举.张华海.赵长胜.孟鲁闽.卢秀山.控制测量学.M.北京:煤炭工业出版社.2011. 2朱华统.杨元喜.GPS 坐标系统的变换.M.北京:测绘出版社.2011. 3 张玉涛.浅谈施工测量监理工作J. 商情(科学教育家). 2007(12) 4 刘慧鹏,白英男.低碳监理工作在建筑工程施工中的实施J.科技致富向导. 2011(14)4 芮子明.建筑工程施工测量管理办法J. 经营管理者. 2009(17)
