（吉林省航測遙感院 吉林長春 130051）

0 引 言

20世紀50年代，為滿足測繪工作的需要，我國采用了1954年北京坐標系。隨著天文大地網布設任務的完成，通過天文大地網整體平差，20世紀80年代初我國又建立了1980 西安坐標系。1954 北京坐標系和1980 西安坐標系在我國的經濟建設和國防建設中發(fā)揮了很大的作用。隨著時間的推移，上述兩個參心大地坐標系，已經不能適應空間技術發(fā)展，不能適應我國經濟建設和國防建設的需要。因此，我國開始使用CGCS2000坐標系。在測繪與地理信息項目中，坐標系統的統一成為生產中的重要環(huán)節(jié)。

1 坐標系統分析

1.1 1954年北京坐標系

新中國成立以后，我國大地測量全面發(fā)展，測繪工作者在全國范圍內開展了全面的大地測量工作，滿足測繪工作的迫切需要，我國建立一個參心大地坐標系，采用了前蘇聯的克拉索夫斯基橢球參數，并與前蘇聯1942年坐標系進行聯測，通過大量的計算，建立我國大地坐標系，稱為1954年北京坐標系[1]。

1.2 西安80坐標系

1978年4月在西安召開全國天文大地網平差會議，確定重新定位，建立我國新的坐標系。為此有了1980年國家大地坐標系。1980年國家大地坐標系采用地球橢球基本參數為1975年國際大地測量與地球物理聯合會第十六屆大會推薦的數據。該坐標系的大地原點設在我國中部的陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)，位于西安市西北方向約60公里，故稱1980 西安坐標系，又簡稱西安大地原點?；鶞拭娌捎们鄭u大港驗潮站1952－1979年確定的黃海平均海水面 （即1985 國家高程基準）。[2]

1.3 2000 國家大地坐標系

CGCS2000 (China Geodetic Coordinate System 2000，CGCS2000)是（中國）2000 國家大地坐標系的縮寫，該坐標系是通過中國GPS 連續(xù)運行基準站、空間大地控制網以及天文大地網與空間地網聯合平差建立的地心大地坐標系統。2000（中國）國家大地坐標系以ITRF 97 參考框架為基準，參考框架歷元為2000。

CGCS2000的參考橢球為一等位旋轉橢球。等位橢球(或水準橢球)定義為其橢球面是一等位面的橢球。CGCS2000的參考橢球的幾何中心與坐標系的原點重合，旋轉軸與坐標系的z軸一致。參考橢球既是幾何應用的參考面，又是地球表面上及空間正常重力場的參考面。

2 坐標轉換方法選擇

不同橢球之間的坐標轉換不存在函數或一系列參數可以全球通用進行轉化，即不同的橢球之間的轉換是不嚴密的，因為定義的兩個橢球體形狀不同，例如CGCS2000坐標和北京54坐標之間不存在全國通用的轉換參數，在每個地方都會不一樣，就因為它們是用兩個不同的橢球體描述的。

不同橢球體間的坐標轉換比較好的方法是用七參數法，即計算X平移，Y平移，Z平移，X 旋轉，Y旋轉，Z 旋轉，尺度變化K，要求得七參數就需要在一個地區(qū)需要3個以上的已知點。

如果區(qū)域范圍不大或精度要求不高的項目中，兩個最遠點間的距離不大于30km(經驗值)，比如一幅1萬圖或1幅5萬圖，可以用三參數，即X平移，Y平移，Z平移，而將X 旋轉，Y 旋轉，Z 旋轉，尺度變化K 視為0，所以三參數只是七參數的一種特例，在實際應用中，我們一般采用黃海高程系或85 高程基準，不涉及Z平移，因此在項目中通常只需要找到兩個坐標系下的同一個特征點，用兩個坐標系下的坐標比較得到X 和Y的坐標差，用坐標差平移即可。

在項目應用中，可以向當地測繪主管部門，申請同一個三角點在不同坐標系下的X 和Y的坐標，利用坐標作為控制點。

3 DOM與DEM數據格式

3.1 DOM的數據格式

DOM的坐標信息可以用TFW 文件進行保存，TFW 文件的名字與其相對應的TIFF文件的名字相同，而且放在和TIF文件相同的目錄下。

例如∶

ASCII 頭文件∶K51E001001.tfw

圖象文件∶K51E001001.tif

TFW （TIFF World File）∶TFW 文件是關于TIFF影像坐標信息的文本文件，ArcInfo、Microstation、AutoCAD 等均支持該格式的坐標信息文件。此文件定義了影像象素坐標與實際地理坐標的仿射關系。

3.2 DEM數據格式

DEM 文件格式有很多中，本程序采用明碼格式，其制作可以用ArcMap的ArcToolBox 工具中的柵格轉ASCII 獲得，生成的文件后綴為*.txt[3]，用記事本打開如下∶

4 程序設計與實現

4.1 坐標轉換方法設計

1）采用修改DEM 文件頭，修改TFW 方式實現

2）轉換參數文件的制作∶REF.PNT

3) 算法實現

第一步∶尋找要轉換的圖幅號

第二步∶計算偏移量，DX，DY

第三步∶打開DEM 文件或TFW 文件，左上角象素中心X坐標+DX，左上角象素中心Y坐標+DY，然后用計算結果作為新值存放在原來位置，最后保存文件。

4.2 部分代碼實現

軟件實現之后，西安80坐標轉北京54坐標，西安80坐標轉CGCS2000坐標，北京54坐標轉CGCS2000坐標。下面給出DOM 西安80坐標轉北京54坐標的主要代碼∶

5 結束語

基于VS2010 平臺開發(fā)的不同坐標系下DOM和DEM坐標轉換軟件，通過試驗證明，可以提高工作效率，節(jié)省了人力物力，達到了設計要求，取得了滿意效果，為地理信息數據的加工處理提供了一個便捷的工具軟件。

[1]孔祥元，郭際明，劉宗泉.大地測量學基礎[M].武昌∶武漢大學出版社，2001.

[2]胡鵬，黃杏無，華一新.地理信息系統教程[M].武昌∶武漢大學出版社，2003.

[3]吳秀芹，張洪巖，李瑞改等.ArcGIS9 地理信息系統應用與實踐[M].北京∶清華大學出版社，2007.

[4]王小科，呂雙.C# 程序設計標準教程[M].北京∶人民郵電出版社，2009.

[5]梁冰，呂雙，王小科.C# 程序開發(fā)范例寶典[M].北京∶人民郵電出版社，2009.