张敏

摘要：在工程测量中，其测量结果往往容易受到各种因素影响造成误差，造成施工问题，而不同坐标的对应转换也是工程测量中经常涉及到的一个重要环节。相关人员结合工程实际做好的应用坐标系转换设计不仅能够有效提高测量工程的工作效率，又能有效提高测量结果的准确性，因此本文就常见的大地坐标转换、三维坐标系转换以及二维坐标系转换三个方面进行分析研究。

关键字：大地坐标转换；三维坐标系；二维坐标系

引言

随着近年来社会经济水平的不断提高，人们对建设工程的整体要求也越来越高，而对于一般的建设工程而言，其最后的工程质量通常会直接受到工程测量结果准确度的影响，因此，工程测量的精确度就变得尤为重要。同时，由于工程测量中经常涉及到不同坐标的对应转换，而具体工程的坐标要求也常有不同，为了能更好的达到数据测量要求，测量人员在开展测量工作前需做好坐标转换设计工作，这就对测量人员对不同坐标系的掌握程度有所要求。

1地理坐标与直角坐标的换算

工程测量工作的开展，首先需要对建筑工程进行准确的位置坐标定位，即确定整个工程的经纬度，进而对大地坐标进行全面的分析，减少地球轴心变化带来的影响，实现工程测量的准确性。一般情况下，大地坐标与基本的空间直角坐标系的使用不会有较大的差异，都需要数学相关理论进行支撑，进而实现与其他坐标的转换。我们在日常工程测量工作中，应有意识的积累并完善一套完整的信息转换规律，以满足不同坐标系之间的换算，如形成高斯坐标与二维大地坐标之间的换算模式，提高转换效率进而保障后期测量工作的顺利进行。

近年来，我国研究开发出各种测绘新技术，GPS技术是其中的佼佼者，相较于其他技术，其最主要优势在于对测量精度的有效提高，同时，GPS技术还具有主动性强、效率高等特点。随着工程测量对准确度要求的不断提高，GPS技术的应用优势不断得到凸显，该技术不仅能满足工程对于测量精度的要求，还能在很大程度上减少高空作业的工作强度，降低技术本身对高空控制工作的依赖，缩短坐标的转换周期，提高转变的效率，进而有效降低转换的成本。

2 三维坐标转换

高程基准和高程投影是工程进行测量中的两个重要环节，然而在进行高程投影的过程中不可避免的会出现坐标偏移现象，因此，在具体的计算过程中要对偏移因素进行合理的推算，尽可能减小误差。这个合理推算的过程就是需要涉及到三维坐标转换。三维坐标系中包含空间直角坐标系和大地坐标系，要满足三维坐标之间的相互转换，还需要对这两者之间进行有效的分析。

2.1 空间直角坐标系转换

作为最常见的三维坐标系，空间直角坐标系的转换需要七个参数来辅助实现，其中包括三个平移参数、三个旋转参数和一个缩放参数，其中缩放参数主要是与高层投影共同使用，而平移参数和旋转参数则是用于建筑物物体发生位移和旋转时。这七个参数在转换时也不是任意进行的，需要按照相应的公式进行换算，具有一定的技术要求。此外，经过对大量实际操作的分析，发现空间直角坐标系转换的结果基本上都是非线性的，这就在一定程度上增大了操作难度，因此，在进行微小角度的旋转参数测量时，我们一般运用简化算法。

2.2 大地坐标转换

大地坐标转换需要的参数基本上与空间直角坐标系一致，但是难度相对较大。比之于空间直角坐标系，在进行大地坐标转换时，技术人员在建筑物本身上要另外找出4个受力点，同时另外增加两个椭圆数据参数用于高层投影部分。

3 二维坐标系转换

3.1 国家坐标系间的转换

北京54坐标系和国家80坐标系是当前国际上比较通用的两个国家坐标系，实际工程测量工作中经常涉及到两者之间的坐标转换。该转换技术时包含有原始观测资料转换、控制点转换以及地形图的变更和处理等。其中北京54坐标系采用的是克氏椭球，而国家80 坐标系采用的是IUG在1975推荐的地球椭球参数，两者的主要差异在于坐标系定向的不同，图1为国家80坐标系下国家平面控制网。

由于两个国家坐标在进行换算时必须应用到高斯投影正算公式，转换时不可避免的会产生误差，因此，该转换只适用于受力点少或者没有受力点的近距离平面转换。另外，该方法一般只针对坐标体系椭球体参数和定位的改变发生影响，没有对两个不同的坐标大地位置之间的差别进行分析，也就是说国家80坐标体系存在整体平差结果，北京54坐标体系主要就是存在部分平差的效果。

3.2近似变换

3.2.1相似变换法

相似变换法又称四参数变换法，其原理是在保证建筑方位不发生改变的基础上，即新旧坐标的集合形状不变，对物体受力点重新进行排序。若是受力点在新旧坐标间存在间隙，则认为该转换结果存在误差，需要重新进行验证。受力点坐标的转换方式：计算受力点i转换值的改正数Vi，Vi=已知值-轉换值，公共点的坐标仍采纳已知值。

3.2.2 拓扑变换法

当我们采用二阶多项式时，一般具有12个特定系统，主要就是运用的6个公共点求解，其余的点也就是新坐标方式的计算，对于这种公共点采用6个，一般可以运用最小二乘计算，充分结合二阶多项式进行有效性计算。在对计算方式进行分析的时候大多数的公共点都会存在很多的数据模块，拓扑变革模子简略，参数的实际效果就是保证数据的准确，进而研究出更多的公共点。通过专业化计算公式的有效性计算，获得测量结果并保障测量质量和水平。

3.3 工程坐标系与国家坐标系间的转换

国家坐标系统主要就是将测量的高空边长归纳到椭球面，然而在国家进行分带处理的中间线的投射中，很多的工程坐标体系为了控制投射的形态，一般都会将较高的测量技术有效的运用在上面，通过测量区之间的分析，设置好测量的中间子午线进行高斯投影。只管这类工程坐标系常以一个国家坐标点和一个方位角作为起算基准，但在工程坐标系下，点的坐标与国家坐标系下的也不一致。

结束语

测量工程在实际工作中，为提高测量结果的准确度，减少测量系统误差，通常会利用到相关坐标之间的转换关系。然而，研究人员通过实地考察发现，当前行业内对坐标的使用具有一定的随意性，只在大的角度进行了确定，无形中就为坐标的转换增加了难度，因此，相关测量人员一定要对坐标系以及坐标系的转换进行深入的了解，进而在实际工作中保证测量结果和换算结果的有效性、准确性。

参考文献

[1]李星.工程测量中的坐标转换问题研究[J].城市建设理论研究（电子版），2017，（04）：192-193.

[2]李慧.工程测量中的坐标转换相关问题解析[J].科技创新与应用，2017，（16）：298.

[3]贾明利，夏磊.工程测量中的坐标转换相关问题思考[J].住宅与房地产，2017，（21）：220.