1、工程测量中坐标系的转换问题研究【摘 要】在工程测量中不同类型坐标系的变换是一门很有影响，并且对工程技术各领域发展有着重要促进作用的科学。不同坐标系的变换这种技术在我国的航天、地质、工程等领域有着十分广泛的应用，坐标系转换问题关系到我国国防、勘测等领域的进步和发展。因此掌握不同类型坐标系之间转换方法这门技术是很有必要的，这将对各工程领域的发展提供数据的保证和科学的支撑。为此本文对工程测量过程中不同坐标系的变换及精度的分析进行阐述。 【关键词】工程测量；坐标系；变换 坐标系转换问题关系到我国国防、勘测等领域的进步和发展。掌握不同类型坐标系之间转换方法这门技术是很有必要的，这会对各工程领域的发展提供
2、数据的保证和科学的支撑。本文就工程测量中不同坐标系转换及其精度问题进行了分析阐述。 一、我国坐标系的类型及基本的变换方法 迄今在我国，坐标转换的类型有四种，它们分别是：大地坐标（BLH）对平面直角坐标（xyz） 、北京 54 全国 80 及 WGS84 坐标系（WGS一 84 Coordinate System ）的相互转换、任意两空间坐标系的转换、在十进制角度和度/分/秒格式之间进行转换。此外还有很多新兴的技术和定位系统，这对于坐标系之间的转换提供了很便捷的思路。对于大地坐标（BLH）对平面直角坐标（xyz）之间的变换，应首先按常规的转换方法找到变换参数，这些参数有椭球参数、分带标准及中央子
3、午线的经度。确定好转换所需要的这几个参数，就可以使用软件将参数输人， 快速准确地实现大地坐标（BLH）对平面直角坐标（xyz）之间的变换。对于北京 54 全国 80 及 WG S84 坐标系（WGS 一 84 Coordinate System）的相互转换，往往要用到地心坐标系，地球质心为基本原点，坐标系的 Z 轴为国际时间（BLH）确立的地球极方向，X 轴为零子午面和赤道的交点， 三个坐标轴 X、Y、Z 形成右手坐标系，这就是所谓的世界大地坐标系统，这个坐标系统是及其实用的，它采取的椭球基准符合国内的使用原则，因而较为常用。任意两空间坐标系的转换，这种坐标系的转换看似很困难，实际上较为简单，
4、在对于任意两个坐标系的变换时，虽然它们的特点不尽相同采用的标准也不同，但是一些基本和必备的标准是永远不变的，那就是找到至少三个重合点，这几个重合点在坐标系中的坐标里是已知的，这个时候利用布尔莎公式来求解是比较容易的。对于十进制角度和度/分/秒格式之间的转换，由于数据繁琐，非人工多能操作的，这种转换一般使用软件较为便捷，直接输人需要转换的数据，通过软件的运行，自动会生成所要转换的数据。 二、对不同坐标系变换的精度的测量 现在我国使用的变换技术是 GPS 技术，它与其他的技术相比有自身独有的优点，比如它的精度高、灵活性强、工作效率高等特点。近年来它完成了很多城市工程的测量和准确度的计算。它不像传统
5、摄影测量法必须要空地地面，它大大减少了技术本身对地面控制工作的依赖，这样减少了由于控制地面工作所需要的工作量和劳动量， 还有效地减少了时间成本，缩短了整个转换的周期，降低了转换的成本，提高了转变的效率。相对其他传统的测量法来说，GPS 是最先进且准确率很高的。这门技术的精度性高是相对的，绝对地说，GPS 还没达到绝对的精确。由于科学技术水平的有限，不同坐标系变换方法各自都存在其缺点，这就导致了不同坐标系变换的精度还不是太高。GPS 技术实质上一个卫星的定位系统，为了将我国的坐标转换与这门技术相结合，即利用 GPS 技术对坐标进行转换，就需要找到两者的结合点和公共点，再利用两个坐标系之间的参数，
6、进行快速、准确地转换。但是由于 GPS 技术本身的局限性，无法将精度的准确性达到极致，同时在求参数时也可能会产生一些小小的误差，此外还有公共点的误差，及三维坐标本身很难找到，这些看似小小的缺陷都会使测算和转换的结果与真实值产生较大的差异，最终导致不同坐标系变换的精度大大降低。但是随着相关技术的提高和发展，我国的不同坐标系的转换技术的精度还有更广阔的发展空间。 三、几种重要的坐标系之间互相转换的基本方法 1.北京 54 坐标系与西安 80 坐标系的转换 由于 54 坐标系和 80 坐标系分别处于两个不同的椭球，在进行转换时需要找到两个椭球的公共点。再将几个公共点分别在两个坐标系中对应的坐标添加到
7、转换软件中， 即可实现两者的互相转换。 2.北京 54 坐标系与国家 2000 坐标系间的转换 选取 348 个两坐标系的重合点，利用布尔莎七参数模型分别求出两坐标系的转换参数， 分别求出在两坐标系下对应的坐标，简单地进行转换。 3.国家 2000 坐标系与西安 80 坐标系间的转换 国家 2000 坐标系是地心坐标系，西安 80 坐标系是参心坐标系，两者没有统一的转换公式， 需要找到几个同名点所对应的坐标，求解相关的参数，继而实现坐标系之间的转换。 综上，我们可以得出结论，不同的坐标系之间的变换本质是相同的，即找到两个坐标系之间的连接点，求出对应的参数，在对应的坐标系中找到点的坐标，最后用专
8、门的仪器或测绘工具实现有效的转换。 四、不同坐标系转换的精度分析 从转换的准确性来分析，只有在同一个椭圆里进行的转换才是最严谨的，在不同的椭圆之间进行的转换都是不严密的，因为它们处于完全不同的椭圆体系中，所以说我们所得到的转换结果只是相对的准确。比如说国家 2000 坐标系和北京 54 坐标系的转换求得的参数本身不够准确，继而在对应坐标系中求出的点的坐标也是不准的。因为它们处在两个不同的椭圆 中，所以它们之间的转换只能按照公共点的寻找来转换，这样的结果并不能保证在整个坐标系的各个位置都保持准确，其中肯定有偏差较大的坐标点。我们所测得的坐标点只是较为准确的，我们只有从专门的测绘部门中得到精确的数
9、据，一般情况下，为了提高不同坐标系的准确度， 可以多做找几组数据，求出对应的参数来找到不同坐标系下的坐标值， 可以采取求平均值的方法来求得较为精准的转换，这种转换在一般的应用中是不影响实验结果的，由此产生的误差可以忽略不计。 五、结语 关于不同坐标系的变换和精度的分析实际上是为了更好地提高变换的准确度，更好地提高我国的勘测水平，若想在这方面取得较大的成功，必须要保证变换仪器的精准性和灵活度，在保证数据准确的同时还应以高度的灵活性适应于多变的偶然变化环境中。此外，国家的测绘部门也要努力地提高测绘水平，我国在这方面还有较大的提升空间，只有研发到更先进的技术和测绘方法，才能使我国工程上的坐标系变换有迅猛的提高，实现工程测绘的飞跃。 参考文献： 1杨元喜，徐天河.不同坐标系综合变换法，武汉大学学报（信息科学版） ，2001 年 06 期 2丁士俊，张忠明.几种不同坐标变换方法问题的研究J，四川测绘，2005 年 01 期 3王宝山，武继军，罗建元.大地坐标转换模型与精度研究，河南理工大学学报（自然科学版） ，2006 年 02 期 4龙文星，胡川.浅谈 2000 国家大地坐标系统，矿山测量，2009年 06 期
