北京54测绘成果转西安80坐标系计算方法的研究

北京54测绘成果转西安80坐标系计算方法的研究

本文介绍了1954年北京坐标系、1980西安坐标系及其相互关系、转换原理及利用软件进行数据转换的方法。

标签：测绘坐标系转换方法

1概述

近几年来，在测绘行政主管部门的推动下，我国西安80坐标系正在逐步得到使用，第二次全国土地调查已明确要求平面控制使用80西安坐标系统，省级基础测绘成果1：10000地形图也采用了1980西安坐标系，现有1954年北京坐标系将逐渐向1980西安坐标系过渡，但是，五十年来，我国在1954年北京坐标系下完成的大地控制及基本系列地形图数量巨大，价值巨大，必须充分利用。在当前测绘生产中既存在将54系转成80系的问题，也有相反的情况。

2北京54坐标系、西安80坐标系及其相互关系

1954年北京坐标系是我国五十年代由原苏联1942年普尔科沃坐标系传算而来，采用克拉索夫斯基椭球体，其参数为：长半轴为6378245米，扁率为1/298.3。这个坐标系的建立在我国国民经济和社会发展中发挥了巨大的作用，但该坐标系存在着定位后的参考椭球面与我国大地水准面不能达到最佳拟合，在中国东部地区大地水准面差距自西向东增加最大达+68米；其椭球的长半轴与现代测定的精确值相比109米的缺陷；定向不明确，椭球短轴未指向国际协议原点CIO，也不是中国地极原点JYD1968.0；起始大地子午面也不是国际时间局BIH所定义的格林尼治平均天文台子午面。同时，该系统提供的大地点坐标是通过局部平差逐级控制求得的，由于施测年代不同、承担单位不同，不同锁段算出的成果相矛盾，给用户使用带来困难。1978年4月，中国在西安召开了全国天文大地网平差会议，在会议上决定建立中国新的国家大地坐标系，有关部门根据会议纪要，开展并进行了多方面的工作，建成了1980西安国家大地坐标系（GDZ80），该坐标系全面描述了椭球的4个基本参数，同时反映了椭球的几何特性和物理特性，这4个参数的数值采用的是1975年国际大地测量与地球物理联合会第16届大会的推荐值（简称IGA-1975椭球）。其主要参数为：长半轴为6378140 米，扁率为1/298.257。IAG-1975椭球参数精度较高，能更好地代表和描述地球的几何形状和物理特征。在其椭体定位方面，以我国范围内高程异常平方和最小为原则，做到了与我国大地水准面较好的吻合。此外，1982年我国已完成了全国天文大地网的整体平差，消除了以前局部平差和逐级控制产生的不合理影响，提高了大地网的精度，在上述基础上建立的1980西安坐标系比1954年北京坐标系更科学、更严密、更能满足科研和经济建设的需要。由于北京54坐标系和西安80坐标系是两种不同的大地基准面，这两个椭球参数不同，参心所在位置不同，指向不同，在高斯平面上其纵横坐标轴不重合，因而同一点的坐标是不同的，无论是三度带六度带还是经纬度坐标都是不同的，其平面位置最大相差80米。

3转换原理

北京54坐标系和西安80坐标系其实是一种椭球参数的转换，作为这种转换在同一个椭球里的转换都是严密的，而在不同的椭球之间的转换是不严密，因此不存在一套转换参数可以全国通用的也没有现成的公式来完成转换因此必须利用具有两套坐标值的公共点实现转换，在每个地方会不一样，因为他们是两个不同的椭球基准。那么，两个椭球间的坐标转换，一般而言比较严密的是用七参数布尔莎模型，即X平移，Y平移，Z平移，X旋转（WX），Y旋转（WY），Z 旋转（WY），尺度变化（DM）。若求得七参数就需要在一个地区提供3个以上的公共点坐标对（即北京54坐标下x、y、z和西安80坐标系下x、y、z），如果区域范围不大，最远点间的距离不大于30km（经验值），这可以用三参数，即X平移，Y平移，Z平移，而将X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化面DM视为0。

4转换方法

4.1输入公共点坐标数据、计算转换参数

首先准备好2至3个公共点，即同时拥有54和80两套坐标，这些点要覆盖要转换数据所在在地区。然后打开中海达HDS2003数据处理软件，选择“工具”菜单下的“坐标转换”进入坐标转换界面，在“设置”下面点击“地图投影”，设置中央子午线和选择高斯带投影，然后点击“计算四参数”，出现“计算四参数”界面，然后在输入源坐标下输入第一个公共点的54坐标，再在输入目标坐标下输入该点的80西安坐标，输完点击下侧“增加”按钮，依次输入第二、第三个点的“54、80坐标并增加；输入完毕后，点击计算、确定。如果经常在此区域进行坐标转换，可点击“存到公共点文件”，输入文件存储路径及文件名称，保存，下次使用时直接读入公共点文件即可。如果用仅有两个已知点，可以计算四参数，三个或三个以上已知点则可以计算七参数。利用四参数转换就点击“计算转换四参数”按钮，如果用七参数转换还需选择转换前、后的坐标系统及转换点所在的中央子午线，点击“计算转换七参数”，软件就自动计算出了七参数。

4.2转换前新建文件格式、然后进行转换

在“坐标转换”界面，点击“格式”，然后输入名称、扩展名，在数据列表栏添加“点名、X、Y、水准高”，点击“完成新建”，点击“确定”，然后选择源文件路径及文件名（54坐标数据，同上面新建的格式一样），然后点击“=>”在“转换后”右侧出现一个文件名路径（与54坐标数据文件路径一致），即转换后的80坐标文件。

5结束语

本文利用中海达HDS2003数据处理软件求的转换参数进行转换，其精度主要取决于参考的公共点精度，所以，一般都向省测绘局寻求高精度的公共点，以确保转换数据的准确性。

参考文献

[1] 孔祥元，郭际明.控制测量学（下册）（第3版）[M].武汉：武汉大学出版社，2006.

[2] 顾旦生.我国天文大地网整体平差[J].测绘通报，1984（5）.

[3] 魏子卿黄维彬.全国天文大地网与空间大地网联合平差[J].测绘学报，2000年第29卷第4期.