■梁雪燕

（廣東省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊廣東珠海519000）

工程測量中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換相關(guān)問題探討

■梁雪燕

（廣東省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊廣東珠海519000）

工程測量中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換是將已經(jīng)得到測量數(shù)據(jù)的大地坐標(biāo)、GPS坐標(biāo)等進行轉(zhuǎn)換變成我們所需要的坐標(biāo)，其中有坐標(biāo)系的變化，還有坐標(biāo)參數(shù)的變化等。在不一樣的時間段內(nèi)建立的坐標(biāo)系還是有所不同的，坐標(biāo)系的建立方法隨著時間的推移在慢慢改進所以坐標(biāo)系中參照系與參數(shù)的選定與轉(zhuǎn)換在工程測量中具有重要的意義。在工程測量的過程中會常常涉及到坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，本文中我們將幾種常見的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的內(nèi)容與方式做了簡要的分析，希望能對測量工作做出一定的參考。

工程測量坐標(biāo)轉(zhuǎn)換GPS測量

0 前言

工程的測量是由幾個部分組成的，比如測前準備、施工、竣工測量等等。工程測量中最主要也最有難度的就是施工中的測量。在施工測量中，要將施工單位給出的大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成工程圖紙上的坐標(biāo)，這需要將每一控制點對應(yīng)的坐標(biāo)算出并標(biāo)注在圖紙上。由于這樣直接去算控制點的坐標(biāo)過程十分繁瑣，我們有必要在測量前找出一種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法。想要降低施工測量的難度，就要找出所給的大地坐標(biāo)與直角坐標(biāo)的關(guān)系，通過彼此的轉(zhuǎn)換來進行測量。除此之外，還有坐標(biāo)系與坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換、GPS的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，根據(jù)所用坐標(biāo)系的不同，還有將工程坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成為國家坐標(biāo)系等等。根據(jù)所需坐標(biāo)系的不同特性來選擇不同的轉(zhuǎn)換方式，會大大降低測量難度。

1 工程測量中平面坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換

（1）大地坐標(biāo)（BLH）對平面直角坐標(biāo)（XYZ）。一般我們所使用的方式是先將轉(zhuǎn)換后平面坐標(biāo)的參數(shù)，即橢球參數(shù)、分帶標(biāo)準決定下來。其中的橢球參數(shù)即指將大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成平面坐標(biāo)后所使用的橢球基準，有不同的長短周和扁率。

（2）北京54全國80及WGS84坐標(biāo)系（WGS一84Coordinate System）的相互轉(zhuǎn)換。國際通用的地心坐標(biāo)系。坐標(biāo)原點為地球質(zhì)心，其地心空間直角坐標(biāo)系的Z軸指向BIH（國際時間）1984．0定義的協(xié)議地球極（CTP）方向，X軸指向BIH 1984．0的零子午面和CTP赤道的交點，Y軸與Z軸、X軸相互垂直構(gòu)成右手坐標(biāo)系，稱為年世界大地坐標(biāo)系統(tǒng)。

（3）空間坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換。通常情況下測量所使用的坐標(biāo)系與施工圖紙上的并不一樣，這個時候就要進行兩坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)化。坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換需要知道三個在兩坐標(biāo)系中的重合點。

應(yīng)用上，平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用有（1）國家坐標(biāo)系與地方坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換；（2）國家坐標(biāo)系與施工圖紙坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換；（3）攝影測量中的像平面與掃面坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換；（4）全站儀測圖中，對錯誤的設(shè)定進行糾正。

2 工程測量中坐標(biāo)轉(zhuǎn)換內(nèi)容

2.1 大地坐標(biāo)與直角坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換

在三維轉(zhuǎn)換過程中我們可用下列公式求算，

X=(N+H)·cosB·cosL

Y=(N+H)·cosB·sinL

Z=(N(1－e^2)+H)·sinB?，這個方程可用來實現(xiàn)直角坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。

還有一種是二維坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)化，可直接用正反算的方法進行轉(zhuǎn)換計算。

2.2 國家坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換

我國的國家坐標(biāo)系有兩種，一種是北京54坐標(biāo)系，另一種是國家80坐標(biāo)系，在工程測量中，常進行著兩種坐標(biāo)系的相互轉(zhuǎn)換。通過原資料的互相計算;控制點的坐標(biāo)換算;地形圖的變更和處理等。

北京54坐標(biāo)系使用的是柯氏橢球，國家80坐標(biāo)系使用的則是1975國際橢球體，這兩個坐標(biāo)系之間的方向也不一致?？率蠙E球為求得北京54坐標(biāo)下的P點在國家80坐標(biāo)下的坐標(biāo)，可先求該點在國家80坐標(biāo)系中的大地坐標(biāo)，運用公式求點P在國家80坐標(biāo)系中的平面直角坐標(biāo)為(x80，y80)。這種方法進行轉(zhuǎn)換時僅僅是改變橢球參數(shù)還有定向的影響，并沒有考慮兩個坐標(biāo)系中是否有重合點作為控制點。所以這個方法有局限性，不適合大范圍的地域坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，只適合于重合點少或無的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。

2.3 工程坐標(biāo)系與國家坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換

所謂國家坐標(biāo)系是先測量施工地長，再根據(jù)橢球參數(shù)進行轉(zhuǎn)換得到的坐標(biāo)系。而許多工程坐標(biāo)系，為了控制投影變形，一般將地面邊長投影到測區(qū)平均高程面或指定高程面H0，以測區(qū)平均經(jīng)度為中央子午線進行高斯投影。在工程坐標(biāo)系中，雖然具有跟國家坐標(biāo)系相同的起始點和方向角，但是，工程坐標(biāo)系中的點并不全是國家坐標(biāo)系中的點。當(dāng)使用國家坐標(biāo)系時，應(yīng)先將工程坐標(biāo)系中的邊長再根據(jù)橢球參數(shù)計算到橢球面上，再進行投影，然后根據(jù)方向角和基準點進行反算得到。

2.4 GPS在工程測量中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

利用GPS定位技術(shù)將測量工作的外業(yè)工作完成之后我們會將GPS接收機得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C內(nèi)部進行點位坐標(biāo)的解算，而首先面臨的就是坐標(biāo)系的定義與坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換方式等問題，因為GPS所觀測的點的坐標(biāo)均為國際WGS-84坐標(biāo)，它是以經(jīng)度、緯度與高程來表示地球上某一點的坐標(biāo)的，而在我國的工程測量中采用的坐標(biāo)系是1954北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系,因此,將WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為1954北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系的方法就成為一個關(guān)鍵。

在GPS數(shù)據(jù)處理軟件內(nèi)均有定義新坐標(biāo)系的功能，所以我們可以在處理GPS觀測數(shù)據(jù)前預(yù)先定義新的坐標(biāo)系，以實現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)坐標(biāo)的自動轉(zhuǎn)換。

3 結(jié)束語

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的幾種方法為施工中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換提供了便利的方法。但是使用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的前提一定是精準不出錯，要以嚴謹?shù)膽B(tài)度來對待。在需要輪番使用不同坐標(biāo)系時，需用儀器測得測站的坐標(biāo)。經(jīng)驗表明，在施工測量中利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法可使測量工作更簡便快捷，具有重要可行的意義。

[1]沈紅海;;GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用研究 [J];科技信息;2013

[2]WGS-84與西安80坐標(biāo)轉(zhuǎn)換研究《測繪與空間地理信息》2013年04期

[3]姚吉利;;3維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)直接計算的嚴密公式 [J];測繪通報;2014

P2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-6-251-1