陳彬，盧立

(宜昌市測繪大隊(duì)，湖北宜昌 443000)

小范圍地形圖坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法探討

陳彬?，盧立

(宜昌市測繪大隊(duì)，湖北宜昌 443000)

日常的測繪工作中，往往會(huì)遇到地形圖坐標(biāo)系不一致的問題，本文首先闡述了常用的一些坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法；然后結(jié)合宜昌市某個(gè)涉及地形圖坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的項(xiàng)目介紹了一種使用EPS進(jìn)行地形圖轉(zhuǎn)換的方法，該方法能夠很好地對(duì)DWG格式地形圖和EDB格式地形圖進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換；最后通對(duì)地形圖中點(diǎn)、線、面要素的轉(zhuǎn)換精度進(jìn)行了分析和比較。

坐標(biāo)系；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；地形圖

1 引 言

隨著測繪行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，地形圖數(shù)字化程度越來越高，但不同部門使用地形圖的坐標(biāo)系統(tǒng)并不統(tǒng)一。目前廣泛使用的有:1954年北京(簡稱北京54)坐標(biāo)系、1980西安(簡稱西安80)坐標(biāo)系、地方獨(dú)立坐標(biāo)系，也有部分單位使用WGS-84坐標(biāo)系以及經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)自2008年7月1日開始使用的CGCS2000國家大地坐標(biāo)系。坐標(biāo)系統(tǒng)的不一致，給部門之間地理信息數(shù)據(jù)共享帶來很多問題，往往不同部門之間的地圖數(shù)據(jù)還需要進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換之后才能使用。因此，在日常工作中經(jīng)常會(huì)遇到坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的問題。

2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法

2.1 常用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法

通常使用的北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系、地方獨(dú)立坐標(biāo)系屬于參心坐標(biāo)系統(tǒng)，是采用傳統(tǒng)地面測量技術(shù)建立起來的；WGS-84坐標(biāo)系、CGCS2000國家大地坐標(biāo)系屬于地心坐標(biāo)系統(tǒng)。根據(jù)要轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的源坐標(biāo)系和目標(biāo)坐標(biāo)系的不同，應(yīng)選擇合適的轉(zhuǎn)換方法來進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。

北京54坐標(biāo)系與西安80坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換一般采用四參數(shù)的方法，而北京54坐標(biāo)系或西安80坐標(biāo)系與WGS-84坐標(biāo)系或CGCS2000國家大地坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換一般采用七參數(shù)的方法[1，2]。

2.2 地形圖坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法

目前許多軟件都提供有坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的工具，例如: ArcGIS、MapGIS、EPS等，地方上地形圖一般是以DWG格式存儲(chǔ)的，也有很多人在CAD基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)對(duì)地形圖進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。

ArcGIS對(duì)地形圖進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，需要已知轉(zhuǎn)換參數(shù)，要求地形圖為Shap格式數(shù)據(jù)，且是按圖層來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，對(duì)于使用DWG格式存儲(chǔ)的地形圖數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，比較繁瑣。

MapGIS中主要提供點(diǎn)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，還不能進(jìn)行線數(shù)據(jù)和面數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。

EPS對(duì)地形圖進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是全圖層數(shù)據(jù)批量轉(zhuǎn)換，需要已知轉(zhuǎn)換參數(shù)或同名點(diǎn)在源坐標(biāo)系和目標(biāo)坐標(biāo)系的坐標(biāo)，數(shù)據(jù)格式為EDB。

3 EPS中地形圖轉(zhuǎn)換方法

3.1 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

EPS中對(duì)地形圖進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，如果是EDB數(shù)據(jù)，可以直接進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，DWG數(shù)據(jù)就需要對(duì)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過編寫腳本對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式。

DWG格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換EDB格式數(shù)據(jù)腳本:

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EDB格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換DWG格式數(shù)據(jù)腳本:

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3.2 地形圖坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換

EPS中地形圖轉(zhuǎn)換提供兩種方法:四/七參數(shù)轉(zhuǎn)換法、最小二乘法。如圖1、圖2所示。

圖1 四/七參數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換窗口

圖2 最小二乘法坐標(biāo)轉(zhuǎn)換窗口

4 實(shí) 例

4.1 轉(zhuǎn)換地形圖概況

選取的需要進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的地形圖面積為: 9.37 km2。源坐標(biāo)系為北京54坐標(biāo)系，中央子午線經(jīng)度為111°00′00″，投影面高程80m；目標(biāo)坐標(biāo)系為西安80坐標(biāo)系，中央子午線經(jīng)度為111°45′00″，投影面高程0m。

4.2 轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算

通過實(shí)測得到圖幅范圍內(nèi)部及周邊的7個(gè)同名控制點(diǎn)坐標(biāo)，如表1所示。

選取其中的3個(gè)同名控制點(diǎn)計(jì)算四參數(shù)，以另外4個(gè)同名控制點(diǎn)作為檢查點(diǎn)，剔除其中有問題的控制點(diǎn)，最后根據(jù)地形圖的圖形選取A11、A3、A8，3個(gè)同名點(diǎn)計(jì)算四參數(shù)。流程如圖3所示。

圖3 地形圖轉(zhuǎn)換流程

4.3 轉(zhuǎn)換精度分析

為了對(duì)轉(zhuǎn)換后的地形圖精度進(jìn)行評(píng)定，分別通過對(duì)地形圖上轉(zhuǎn)換的點(diǎn)位、線狀地物、面狀地物分別做比較，得到地形圖轉(zhuǎn)換的精度。

其中，選取地形圖上轉(zhuǎn)換點(diǎn)的坐標(biāo)與CORS測坐標(biāo)進(jìn)行比較，如表2所示。

地形圖點(diǎn)位轉(zhuǎn)換精度比較 表2

比較地形圖坐標(biāo)轉(zhuǎn)換前后線狀地物長度，如表3所示。

地形圖線狀地物長度比較 表3

對(duì)地形圖中面狀地物的面積進(jìn)行轉(zhuǎn)換見后的比較，如表4所示。

地形圖面狀地物面積比較 表4

5 結(jié) 論

通過上述的表2、表3、表4中對(duì)地形圖轉(zhuǎn)換的精度分析，可以看出，無論從點(diǎn)位坐標(biāo)、保持圖形的正確行均能達(dá)到要求。雖然在對(duì)DWG格式地形圖轉(zhuǎn)換時(shí)，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，但能夠通過腳本全自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，提高了地形圖轉(zhuǎn)換的效率；且此方法比通過在CAD軟件上進(jìn)行二次開發(fā)的工具轉(zhuǎn)換要可靠，很好保持了地形圖的原始狀態(tài)[3]。

[1] 施一民.現(xiàn)代大地控制測量[M].北京：測繪出版社，2003.

[2] 孔祥元，郭際明，劉宗泉.大地測量學(xué)基礎(chǔ)「M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2001.

[3] 李征航，黃勁松.GPS測量與數(shù)據(jù)處理[M].北京：中華書局，2005.

[4] 邊少鋒，柴洪洲，金際航.大地坐標(biāo)系與大地基準(zhǔn)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2005.

[5] 徐紹銓，張華海，楊志強(qiáng)等.GPS測量原理及應(yīng)用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2008.

[6] 孔祥元，郭際明.控制測量學(xué)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2006.

[7] 李芳珍，徐倫輝.DXF文件格式及其外部接口的研究[J].軟件開發(fā)與應(yīng)用，2008，27(7)：83～85.

Discussion on the Small-scale Topographic M ap Coordinate System Conversion M ethod

Chen Bin，Lu Li
(Yichang Surveying and Mapping Detachment，Yichang 443000，China)

Day-to-day work of surveying and mapping，often encounter the problem of inconsistent topographic map coordinate system，the paper first describes the common coordinate system conversion method；then combined Yichang City，a topographic map coordinate system conversion project involves a useEPS topographic map conversion method DWG format topographic maps and EDB format topographic map coordinate system conversion；Finally，through analysis and conversion accuracy of themidpoint of the topographic map，line，surface elements.

coordinate system；coordinate transformation；topographicmaps

1672-8262(2013)03-134-03

P226+.3

B

2012—10—22

陳彬(1962—)，男，高級(jí)工程師，長期從事城市規(guī)劃測量、工程測量工作。