基于MATLAB的坐标转换系统的设计与实现
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式中 m 为尺度因子，a 为旋转因子。 令 a=x0；b=y0；c=mcosa；d=msina 则上式可写为：
（2）
中国新技术新产品 2011 NO.11
China New Technologies and Products
类型进行平差。后面的数据依次表示此点的 X， Y，Z 值，的单位均为米。
4 系统精度验证 为了检验本系统的计算精度，首先通过本 系统利用已有的控制点进行坐标参数解算，解 算完成后再通过所得参数反算出参加解算的控 制点坐标的转换坐标。利用转换得到的控制点 新坐标与实际坐标进行比较，部分比较结果见 表 1。 表 1 平面精度统计实例
差：δ=0.0138m。本精度可以满足地下管线高程
xx1=ps(1,1);yy1=ps(1,2);xx2=ps(2,1);yy2=ps(2,2);
测量精度：高程测量中误差不大于±=3cm。
cscz=inv ([1 0 x1 -y1;0 1 y1 x1;1 0 x2 -y2百度文库0 1
5 结语
y2 x2])*[xx1;yy1;xx2;yy2];
中 图 分 类 号 ：P22
文 献 标 识 码:B
1 引言 MATLAB 是主要面对科学计算、可视化以 及交互式程序设计的高科技计算环境。功能强 大、界面友好、语言自然并且开放性强的这些特 点使其迅速应用到测绘生产中。特别是 MATLAB 中丰富的函数库大大提升了普通测量 工程人员的编程效率。 在工程测量、工程施工过程中，常常会遇到 坐标基准不同的问题。在国内常见的坐标参考 系就有以下几种：1954 年北京坐标系、1980 西 安大地坐标系、2000 国家大地坐标系。而且在很 多地市部门都建立了各自的城市坐标系，在一
例。在题库管理中，管理员首先登录系统进入登 置连接数据库的密码。
[5]SimonBroen. JSP 编程指南. 北京: 电子工业
录界面，系统将会给出提示信息告诉用户需要
对于系统方面，主要是学生登录信息，答题 出版社, 2002: 69-76.
输入用户名和密码，用户输入相关的信息，提交 信息等数据安全问题。由于客户不存储数据，所 [6]JoseAnnunziato. JSP 速成教程. 北京: 机械工
4.2.1 教师子系统实现
时长，右边设置一个计时器，显示离考试结束还 次数据库把一些有用的信息存储在 Session 中，
教师登陆点击批改试卷时，客户端会将点 剩多少时间，如果时间一到则会强制交卷，也可 以后直接访问 Session 中存放的信息就可以了，
击信息提交给服务器端的 Servlet 文件夹下的 以提前交卷。交卷之前会提示保存数据。学生点 这样可以避免反复地读取后台数据库，从而提
sion 对象。当一个用户首次访问服务器上的一
bLogic 和 Resin，本系统采用 Tomcat。操作系统
4.2.3 学生子系统实现
个页面时，JSP 引擎产生了一个 Session 对象，这
环境可以选择 Windows 操作系统，如 Win－
学生只要在客户端的 IE 浏览器中输入相 个 Session 对象调用相应的方法可以存储客户
后，系统会对数据的合法性进行验证，检查数据 以主要考虑防止别人篡改数据的问题。为了避 业出版社, 2002: 32-40.
是否完整；如果用户的信息不完整合法，系统会 免这种情况的发生，系统在接收到修改数据的 [7] 陈华军. J2EE 构建企业级应用解决方案. 北
给出用户不可以登录，验证就没通过。否则用户 信息时就要判断发出修改请求的用户是否有修 京: 人民邮电出版社, 2002: 39-45.
dows2000 XP/Win2003 Server 系列，客户端软 应的网址就可以进行登录考试了，在需要参加 访问各个页面期间提交的各种信息，比如姓名，
件的运行需要 hitemetIE6.0 及以上版本。服务器 考试名称后面点击参加考试按钮，进入考卷权 密码等信息。这个 Session 对象被分配了一个
4.2.2 管理员子系统实现
统采用的是三层模型。
[4]EdRoman, Seot Anlbler, TylerJewell, Mas-
管理员子系统包括：题库管理、权限管理和
由于数据库属于绝密内容，为了保证数据 teringenterpriseJavaBeans Seeond Edition,
试卷管理等几个功能模块，以题库管理的实现 的严密和防止泄漏，只有高级管理员才可以设 johnwiley & Sons, 2001: 250-253.
成功登陆系统。管理员可以查看题库里面试题， 改权限，由于用户的权限都是存放在数据库中，
- 24 - 中国新技术新产品
信息技术
旧坐标系原点在新坐标系中的坐标为(x0, y0)，为将旧网合理地配合到新网上，需对旧坐标 加以平移、旋转和尺度因子改正，以保持形状不 变。
已知新旧坐标系的坐标转换方程为：
（1）
联系地址： 江苏省徐州市大学路中国矿业大学 南湖校区环境与测绘学院。
精度公式： （4）
式中 a、b、c、d 为所求的未知量，即平差参
使用公式 4 得到整个测区的水平精度统计
数。由于平差过程中可能出现病态矩阵的问题， 中误差 δ=0.0127m。在此工程中测区面积相对较
故平差前应使新旧坐标同时减去各自平均值进 大，考虑到各种变形影响及 CORS 连续运行
卷。如果没有，显示试卷全部批改完成。教师还 经过以下几个步骤：
edition, Reading, MA: Addison wesley, 2002:
可以对本班的学生成绩进行查询，并可以将结
（1）与数据库建立连接。（2）执行 SQL 语句 201-214.
果一一导出到 Excel 中，然后用 Excel 表格对成 以便对数据库进行各种操作，返回操作数据库 [3]FloydMarineseu, Ejb Design Pattern, Adva-
4.1.2 系统的软件环境
试题库，修改试题库题型等。如果试题不再需要 修改请求都要查找数据库，那么系统的效率就
JSP 的运行需要安装 JDK 和一个 JSP 服务 使用可以删除试题，最后管理员保存题库管理 会很低。为了提高效率本系统采用 JSP 的 Ses－
器，目前比较流行的 JSP 服务器是 Tomcat、We－ 的操作。
坐标转换系统的建立实现了 MATLAB 软
bb=[];ll=[];
件与测绘技术结合，在程序编制中充分应用了
for i= 1:a
MATLAB 软件丰富的函数及强大的矩阵计算能
DOI:10.13612/j.cnki.cntp.2011.11.002
中国新技术新产品 2011 NO.11 China New Technologies and Products
信息技术
基于 MATLAB 的坐标转换系统的设计与实现
王 新 1,2，张绍良 1, 2，周文浩 3，韩宝刚 4 (1、中国矿业大学 环境与测绘学院，江苏 徐州 221116；2、中国矿业大学 江苏省资源环境信息工程重点实验室，江苏 徐州 221116；
做实验数据，数据文件中已分出数据类型，因此
在的条件下，求出参数 b0,b1,...,bn。 3 系统设计流程和程序的主要代码
此表数据与表 1 不完全相同）。 表 2 高程精度统计实例
3.1 系统设计流程
3.2 平面四参数部分求解代码
计算所选择的高程拟合区域的高程中误
x1=pt(1,1);y1=pt(1,2);x2=pt(2,1);y2=pt(2,2);
端要求能够容纳 2000 人同时访问，服务器端程 限判断页面，考生输入正确信息后，学生点击 String 类型的功号，根据这个 ID 号 JSP 引擎和
序应能够连续工作半年以上。
“开始考试”后会进入试题列表页面，学生考试 用户建立了一一对应的关系，从而系统在判断
4.2 各子系统的实现
页面的上端，显示科目、试卷名称，总分，考试总 某个用户是否具有某些权限的时，只要访问一
在进行高程异常参数解算时，考虑到本工
异常（似大地水准面至地球椭球面的高度），(xi,yi) 程测区分散且面积较大的问题，因此将测区分 为点的平面坐标，视为无误差，并认为是关于平 成多个区域进行拟合高程异常参数，并舍去部
面坐标的函数，即可取拟合函数为：
分带有测量粗差的高程点进行平差。部分比较
（3）
数据见表 2（只选择需要转换高程坐标的控制点
2 数据来源及数学模型 2.1 数据来源 本工程管线长度约 90km，分段铺设。在测 量过程中，首先用 GPS 按照任意空间坐标系参 数对所要测量目标点进行全部测量，并对测区 中的控制点进行了测量。为进行平面坐标转换， 需要一定数量的公共控制点，这些公共点应具 有两个坐标系中的双重坐标。在内业处理过程 中查找了控制点的真实淄博城建坐标系坐标，
通过四参数法进行平面转换，GPS 水准的高程 异常拟合模型采用多项式拟合模型进行计算， 本工程提交成果为淄博城建坐标系坐标。
2.2 平面坐标转换模型 设某点在新坐标系中的坐标为(xi,yi)，在旧 坐标系中的坐标为(x＇i,y＇i)，见图 1。
图 1 两套坐标系统中点存在不同坐标
网卡。
如果需要增加可以选择上传试题入题库，更新 而且修改数据的页面往往是连续的，如果每次
将试题放入一个临时表中，然后跳转进入 teach－ 访问的应用程序，由一组用 Java 语言编写的类 Andtheenterprise Team, Designing EnterPrise
er 文件夹中的 readExam.jsp 中，让教师批改试 和接口组成。用 JDBC 访问数据库基本上都要 Applieations with the J2EE Platform, Seeond
些大型特殊工程中使用了任意空间坐标系。不 同坐标系间的相互转换在测量中比较频繁，常
见的转换方法有三参数法、四参数法和七参数 法。其中平面坐标四参数法及高程拟合在测量 中得到的应用为最广泛。
本文结合我院为淄博市煤气公司进行的管 网测量数据为例来介绍，并对该坐标转换系统 使用的相关技术进行总结。我院引进 CORS 连 续运行 GPS 参考站系统不久，并未对本工程区 域内参数进行统一解算，所以进行假定测量。通 过实验证明了该系统能够解决坐标转换问题， 并且完成了控制测量任务及所有测量成果数据 转换。
行中心化处理。用处理后的数据列出误差方程， GPS 参考站系统改正参数和原测量值不准确等
计算四参数。
一系列问题等，可验证模型的结果可靠，精度满
2.3 高程坐标转换模型
足地下管线点的测量精度：平面位置中误差不
在本系统中，采用多项式拟合模型进行 大于±5cm。
GPS 水准的高程异常拟合。假设是点 i 的高程
绩进行统计分析，达到了事半功倍的效果，省去 的结果。（3）关闭数据库连接。JDBC API 既支持 need Patterns, proesses, and dioms, JohnWi-
了以前人工统计分析成绩的麻烦。
数据库访问的两层模型，也支持三层模型，本系 ley&Sons, 2002: 78-94.
[1] 周星, 魏应彬. 基于 ASP 的网上组卷与自考
接时，信息提交到 servlet 文件夹中的 Nex－
4.3 数据库连接的实现
系统的开发. 计算机应用, 2001, 21(2): 69-71.
toneByExam 中，提取数据库中未批改的试题，
Java 的数据库连接（JDBC）是用于数据库 [2]Inderjeetsingh, BethStearns, MarkJohnson,
PreDowith 中，然后查询是否有未批改的试卷， 击“查询成绩”就可以进入成绩查询页面，输入 高了系统的运行效率。
如果有则在 teacher 文件夹下的 Content.jsp 文 姓名、准考证号、考试时间就可以查询自己的成
参考文献
件中显示考试口期，并带有超链接；当点击超链 绩，同时给出试卷试题的正确答案。
3、淄博市勘察测绘研究院有限公司,山东 淄博 255000；4、济南市勘察测绘研究院,山东 济南 250000)
摘 要：本文论述了平面四参数坐标转换和高程拟合的基本原理，并用 MATLAB 语言开发了不同坐标系的坐标转换系统。该系统以
淄博市煤气管线测量为实例进行测试，精度达到国家规范要求。
关 键 词 ：坐标转换；平面四参数；高程拟合；MATLAB
（2）
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类型进行平差。后面的数据依次表示此点的 X， Y，Z 值，的单位均为米。
4 系统精度验证 为了检验本系统的计算精度，首先通过本 系统利用已有的控制点进行坐标参数解算，解 算完成后再通过所得参数反算出参加解算的控 制点坐标的转换坐标。利用转换得到的控制点 新坐标与实际坐标进行比较，部分比较结果见 表 1。 表 1 平面精度统计实例
差：δ=0.0138m。本精度可以满足地下管线高程
xx1=ps(1,1);yy1=ps(1,2);xx2=ps(2,1);yy2=ps(2,2);
测量精度：高程测量中误差不大于±=3cm。
cscz=inv ([1 0 x1 -y1;0 1 y1 x1;1 0 x2 -y2百度文库0 1
5 结语
y2 x2])*[xx1;yy1;xx2;yy2];
中 图 分 类 号 ：P22
文 献 标 识 码:B
1 引言 MATLAB 是主要面对科学计算、可视化以 及交互式程序设计的高科技计算环境。功能强 大、界面友好、语言自然并且开放性强的这些特 点使其迅速应用到测绘生产中。特别是 MATLAB 中丰富的函数库大大提升了普通测量 工程人员的编程效率。 在工程测量、工程施工过程中，常常会遇到 坐标基准不同的问题。在国内常见的坐标参考 系就有以下几种：1954 年北京坐标系、1980 西 安大地坐标系、2000 国家大地坐标系。而且在很 多地市部门都建立了各自的城市坐标系，在一
例。在题库管理中，管理员首先登录系统进入登 置连接数据库的密码。
[5]SimonBroen. JSP 编程指南. 北京: 电子工业
录界面，系统将会给出提示信息告诉用户需要
对于系统方面，主要是学生登录信息，答题 出版社, 2002: 69-76.
输入用户名和密码，用户输入相关的信息，提交 信息等数据安全问题。由于客户不存储数据，所 [6]JoseAnnunziato. JSP 速成教程. 北京: 机械工
4.2.1 教师子系统实现
时长，右边设置一个计时器，显示离考试结束还 次数据库把一些有用的信息存储在 Session 中，
教师登陆点击批改试卷时，客户端会将点 剩多少时间，如果时间一到则会强制交卷，也可 以后直接访问 Session 中存放的信息就可以了，
击信息提交给服务器端的 Servlet 文件夹下的 以提前交卷。交卷之前会提示保存数据。学生点 这样可以避免反复地读取后台数据库，从而提
sion 对象。当一个用户首次访问服务器上的一
bLogic 和 Resin，本系统采用 Tomcat。操作系统
4.2.3 学生子系统实现
个页面时，JSP 引擎产生了一个 Session 对象，这
环境可以选择 Windows 操作系统，如 Win－
学生只要在客户端的 IE 浏览器中输入相 个 Session 对象调用相应的方法可以存储客户
后，系统会对数据的合法性进行验证，检查数据 以主要考虑防止别人篡改数据的问题。为了避 业出版社, 2002: 32-40.
是否完整；如果用户的信息不完整合法，系统会 免这种情况的发生，系统在接收到修改数据的 [7] 陈华军. J2EE 构建企业级应用解决方案. 北
给出用户不可以登录，验证就没通过。否则用户 信息时就要判断发出修改请求的用户是否有修 京: 人民邮电出版社, 2002: 39-45.
dows2000 XP/Win2003 Server 系列，客户端软 应的网址就可以进行登录考试了，在需要参加 访问各个页面期间提交的各种信息，比如姓名，
件的运行需要 hitemetIE6.0 及以上版本。服务器 考试名称后面点击参加考试按钮，进入考卷权 密码等信息。这个 Session 对象被分配了一个
4.2.2 管理员子系统实现
统采用的是三层模型。
[4]EdRoman, Seot Anlbler, TylerJewell, Mas-
管理员子系统包括：题库管理、权限管理和
由于数据库属于绝密内容，为了保证数据 teringenterpriseJavaBeans Seeond Edition,
试卷管理等几个功能模块，以题库管理的实现 的严密和防止泄漏，只有高级管理员才可以设 johnwiley & Sons, 2001: 250-253.
成功登陆系统。管理员可以查看题库里面试题， 改权限，由于用户的权限都是存放在数据库中，
- 24 - 中国新技术新产品
信息技术
旧坐标系原点在新坐标系中的坐标为(x0, y0)，为将旧网合理地配合到新网上，需对旧坐标 加以平移、旋转和尺度因子改正，以保持形状不 变。
已知新旧坐标系的坐标转换方程为：
（1）
联系地址： 江苏省徐州市大学路中国矿业大学 南湖校区环境与测绘学院。
精度公式： （4）
式中 a、b、c、d 为所求的未知量，即平差参
使用公式 4 得到整个测区的水平精度统计
数。由于平差过程中可能出现病态矩阵的问题， 中误差 δ=0.0127m。在此工程中测区面积相对较
故平差前应使新旧坐标同时减去各自平均值进 大，考虑到各种变形影响及 CORS 连续运行
卷。如果没有，显示试卷全部批改完成。教师还 经过以下几个步骤：
edition, Reading, MA: Addison wesley, 2002:
可以对本班的学生成绩进行查询，并可以将结
（1）与数据库建立连接。（2）执行 SQL 语句 201-214.
果一一导出到 Excel 中，然后用 Excel 表格对成 以便对数据库进行各种操作，返回操作数据库 [3]FloydMarineseu, Ejb Design Pattern, Adva-
4.1.2 系统的软件环境
试题库，修改试题库题型等。如果试题不再需要 修改请求都要查找数据库，那么系统的效率就
JSP 的运行需要安装 JDK 和一个 JSP 服务 使用可以删除试题，最后管理员保存题库管理 会很低。为了提高效率本系统采用 JSP 的 Ses－
器，目前比较流行的 JSP 服务器是 Tomcat、We－ 的操作。
坐标转换系统的建立实现了 MATLAB 软
bb=[];ll=[];
件与测绘技术结合，在程序编制中充分应用了
for i= 1:a
MATLAB 软件丰富的函数及强大的矩阵计算能
DOI:10.13612/j.cnki.cntp.2011.11.002
中国新技术新产品 2011 NO.11 China New Technologies and Products
信息技术
基于 MATLAB 的坐标转换系统的设计与实现
王 新 1,2，张绍良 1, 2，周文浩 3，韩宝刚 4 (1、中国矿业大学 环境与测绘学院，江苏 徐州 221116；2、中国矿业大学 江苏省资源环境信息工程重点实验室，江苏 徐州 221116；
做实验数据，数据文件中已分出数据类型，因此
在的条件下，求出参数 b0,b1,...,bn。 3 系统设计流程和程序的主要代码
此表数据与表 1 不完全相同）。 表 2 高程精度统计实例
3.1 系统设计流程
3.2 平面四参数部分求解代码
计算所选择的高程拟合区域的高程中误
x1=pt(1,1);y1=pt(1,2);x2=pt(2,1);y2=pt(2,2);
端要求能够容纳 2000 人同时访问，服务器端程 限判断页面，考生输入正确信息后，学生点击 String 类型的功号，根据这个 ID 号 JSP 引擎和
序应能够连续工作半年以上。
“开始考试”后会进入试题列表页面，学生考试 用户建立了一一对应的关系，从而系统在判断
4.2 各子系统的实现
页面的上端，显示科目、试卷名称，总分，考试总 某个用户是否具有某些权限的时，只要访问一
在进行高程异常参数解算时，考虑到本工
异常（似大地水准面至地球椭球面的高度），(xi,yi) 程测区分散且面积较大的问题，因此将测区分 为点的平面坐标，视为无误差，并认为是关于平 成多个区域进行拟合高程异常参数，并舍去部
面坐标的函数，即可取拟合函数为：
分带有测量粗差的高程点进行平差。部分比较
（3）
数据见表 2（只选择需要转换高程坐标的控制点
2 数据来源及数学模型 2.1 数据来源 本工程管线长度约 90km，分段铺设。在测 量过程中，首先用 GPS 按照任意空间坐标系参 数对所要测量目标点进行全部测量，并对测区 中的控制点进行了测量。为进行平面坐标转换， 需要一定数量的公共控制点，这些公共点应具 有两个坐标系中的双重坐标。在内业处理过程 中查找了控制点的真实淄博城建坐标系坐标，
通过四参数法进行平面转换，GPS 水准的高程 异常拟合模型采用多项式拟合模型进行计算， 本工程提交成果为淄博城建坐标系坐标。
2.2 平面坐标转换模型 设某点在新坐标系中的坐标为(xi,yi)，在旧 坐标系中的坐标为(x＇i,y＇i)，见图 1。
图 1 两套坐标系统中点存在不同坐标
网卡。
如果需要增加可以选择上传试题入题库，更新 而且修改数据的页面往往是连续的，如果每次
将试题放入一个临时表中，然后跳转进入 teach－ 访问的应用程序，由一组用 Java 语言编写的类 Andtheenterprise Team, Designing EnterPrise
er 文件夹中的 readExam.jsp 中，让教师批改试 和接口组成。用 JDBC 访问数据库基本上都要 Applieations with the J2EE Platform, Seeond
些大型特殊工程中使用了任意空间坐标系。不 同坐标系间的相互转换在测量中比较频繁，常
见的转换方法有三参数法、四参数法和七参数 法。其中平面坐标四参数法及高程拟合在测量 中得到的应用为最广泛。
本文结合我院为淄博市煤气公司进行的管 网测量数据为例来介绍，并对该坐标转换系统 使用的相关技术进行总结。我院引进 CORS 连 续运行 GPS 参考站系统不久，并未对本工程区 域内参数进行统一解算，所以进行假定测量。通 过实验证明了该系统能够解决坐标转换问题， 并且完成了控制测量任务及所有测量成果数据 转换。
行中心化处理。用处理后的数据列出误差方程， GPS 参考站系统改正参数和原测量值不准确等
计算四参数。
一系列问题等，可验证模型的结果可靠，精度满
2.3 高程坐标转换模型
足地下管线点的测量精度：平面位置中误差不
在本系统中，采用多项式拟合模型进行 大于±5cm。
GPS 水准的高程异常拟合。假设是点 i 的高程
绩进行统计分析，达到了事半功倍的效果，省去 的结果。（3）关闭数据库连接。JDBC API 既支持 need Patterns, proesses, and dioms, JohnWi-
了以前人工统计分析成绩的麻烦。
数据库访问的两层模型，也支持三层模型，本系 ley&Sons, 2002: 78-94.
[1] 周星, 魏应彬. 基于 ASP 的网上组卷与自考
接时，信息提交到 servlet 文件夹中的 Nex－
4.3 数据库连接的实现
系统的开发. 计算机应用, 2001, 21(2): 69-71.
toneByExam 中，提取数据库中未批改的试题，
Java 的数据库连接（JDBC）是用于数据库 [2]Inderjeetsingh, BethStearns, MarkJohnson,
PreDowith 中，然后查询是否有未批改的试卷， 击“查询成绩”就可以进入成绩查询页面，输入 高了系统的运行效率。
如果有则在 teacher 文件夹下的 Content.jsp 文 姓名、准考证号、考试时间就可以查询自己的成
参考文献
件中显示考试口期，并带有超链接；当点击超链 绩，同时给出试卷试题的正确答案。
3、淄博市勘察测绘研究院有限公司,山东 淄博 255000；4、济南市勘察测绘研究院,山东 济南 250000)
摘 要：本文论述了平面四参数坐标转换和高程拟合的基本原理，并用 MATLAB 语言开发了不同坐标系的坐标转换系统。该系统以
淄博市煤气管线测量为实例进行测试，精度达到国家规范要求。
关 键 词 ：坐标转换；平面四参数；高程拟合；MATLAB