■　曾凡一　白明

（大连九成测绘信息有限公司辽宁大连116400）

针对工程测量中不同坐标系变换及精度分析

■曾凡一白明

（大连九成测绘信息有限公司辽宁大连116400）

工程测量中常常需要进行坐标系的变换，其变换效率和精度直接影响着对测量数据的应用，并影响着工程质量。本文对坐标转换、坐标转换模型进行分析，并探讨了不同坐标系变换精度的测量和几种常见坐标系的转换方法及精度控制方法，为工程测量中坐标系变换提供资料参考。

工程测量坐标系变换精度分析

1　坐标转换

坐标转换是信息化工程测量中常用的一种方法，其主要问题时研究不同坐标系采用的椭球之间相关转换的问题，以确保测量数据能够得到更为广泛的应用。工程测量中的坐标系统由基准和坐标系两部分构成，基准是描述地球形状形高的参数，包括物体在地面空间中的定位及物理特征，还包括用来描述位置所用到的单位长度等。我国常用的坐标系统有大地坐标对平面直角坐标、背景54全国80及WGS84坐标系的相互转换、任意两空间坐标系转换、在十进制角度和度/秒/分格式之间进行转换。这些坐标系的转换对数字化工程测量有巨大影响，因此必须根据坐标转换的类别，采用合适的转换手段和方法，将目标数据转换成所需要转换的数据。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,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。

2　坐标转换模型

工程测量中，需要对已有的测量结果和现有的控制网进行坐标纠正、补测或重测，但工程测量对数据的精确性要求较高，为了提高工程测量工作效率，可以用坐标转换的方法，使重测的数据与旧数据相互结合。坐标转换模型一般分二维转换模型和三维转换模型两种，二维转换模型分为二维七参数转换模型、二维多参数转换模型。三维转换模型则包含Bursa七参数转换模型和三维多项式转换模型。在坐标转换模型的建立时，要根据具体的工程测量要求和不同转换模式的实用性，合理的选择转换模型类型和方法。不同的转换模型，不仅转换参数和方法不同，转换精度也不同，因此在参数转换时还要考虑好精度要求。

3　对不同坐标系变换精度的测量

信息技术和航空航天技术的发展，促进了工程测量技术的发展。现如今我国使用的坐标系变换技术通常会采用GPS技术，GPS技术作为工程测量中应用较为广泛的先进技术，在坐标系变换过程中具有操作简单、灵活性强、经济性好、工作效率高等优点。虽然GPS在不同坐标转换时能够达到较高的精度，但由于GPS技术信号传输存在时间误差，因而其不可避免的存在精度误差。虽然相对于其他坐标系变化方法来说，其精度已经极高，而且转换周期短、转换成本低、转换效率高。但我们能够尽量减小这种误差，方法就是在坐标系结合点和公共点转换时，提高求参数的准确性，避免转换认为误差的出现，提高该技术应用于坐标系转换的相对精度。

图1　GPS绝对定位示意图

4　几种重要坐标系之间互相转换的基本方法

4.1北京54坐标系与西安80坐标系的转换

北京54坐标系和西安80坐标系受地球形状的影响，处于不同的两个椭球，因此在坐标系转换时，就要找到两个坐标系的公共点，并以公共点为基础，将坐标系中的对应坐标填到转换软件中，实现坐标系之间的转换。

4.2北京54坐标系与国家2000坐标系间的转换

北京54坐标系和国家2000坐标系变换的方法是，在坐标系中选取348个坐标系重合点，并利用Bursa七参数转换模型求出两坐标系的转换参数，之后计算两坐标系中对应的坐标，实现坐标系之间的转换。

4.3国家2000坐标系和西安80坐标系间的转换

国家2000坐标系和西安80坐标系一个是地心坐标系，一个是参心坐标系，由于这两个坐标系间没有统一的转换公式，因此在转换时需要找到同名点对应的坐标，并求解参数，最终实现坐标系间的转换。

5　不同坐标转换的精度分析

不同坐标系的转换，其转换结果都必然存在误差，是不严谨的。因此，在本文中所提到的转换精度仅仅是相对的，而不是绝对的。例如，在上文中国家2000坐标系和北京54坐标系中的转换，由于是两个椭球之间坐标的转换，根本无法实现绝对的转换精度。也无法保证坐标系转换中各个位置的转换准确，甚至同一次不同点之间的转换精度也存在差别。为了得到绝对精确的数据，必须利用新坐标系进行重新测量。如果对转换精度要求并不十分苛刻，也可以采用多组数据转换，求取平均值的方法，尽量提高转换精度，以保证工程测量中对转换精度的需要，这种提高转换精度的方法也是比较常用的。理论上分析，如果选用的数据组数无穷多，能够实现测量数据的趋近零误差，但这种假设在实际的工程测量中是不可行的。

综上所述，探讨工程测量中不同坐标系的变换及精度，其目的为的是提高变换质量，为我国工程测量水平的提高打下基础。因此，在工程测量坐标系转换实际中，要根据测量需要和坐标系之间的转换规律，来选择转换方法。相信随着我国测绘水平的提高和GPS等先进技术的应用，工程测量中不同坐标系的转换技术必然能够实现质的飞跃，提高坐标系变换的效率和精度，为我国社会主义社会的建设和发展贡献力量。

TB22[文献码]B

1000-405X（2016）-3-282-1