坐标系转换及点校正

坐标系转换及点校正

一、坐标系转换的意义及通用方法：

在绝大部分测量工作中，都使用国家坐标系统（北京54坐标、西安80坐标）或地方坐标系统，而GPS 测量结果是基于WGS84 （World Geodetic System 1984）的坐标系统，所以在进行一项新的任务之前，必须要做点校正，以求出两种坐标系统的转换参数。

坐标系统之间的转换可以利用现有的七参数或三参数，也可以利用华测测地通软件进行点校正求四参数和高程拟合。

二、点校正的几类典型：

单点校正：利用一个点的WGS84坐标和当地坐标可以求出3个平移参数，旋转为零，比例因子为1。在不知道当地坐标系统的旋转、比例因子的情况下，单点校正的精度无法保障，控制范围更无法确定。因此建议尽量不要使用这种方式。

两点校正：可求出3个坐标平移参数、旋转和比例因子，各残差都为零。比例因子至少在0.9999***至1.0000****之间，超过此数值，精度容易出问题或者已知点有问题；旋转的角度一般都比较小，都在度以下，如果旋转上百度，就要注意是不是已知点有问题

三点校正：三个点做点校正，有水平残参，无垂直残差。

四点校正：四个点做点校正，既有水平残参，也有垂直残差。

三、点校正的具体操作：（计算转换参数）

a) 先在“键入”→“点”里输入已知点的当地平面坐标；如果有已知点的WGS84 经纬度坐标也要一起输入，并且可以跳过下一个步骤，直接转到步骤c）；

b) 如果没有已知点的WGS84 经纬度坐标，就需要把流动站放在已知点上，对中整平，进行“测量点”的操作。在“测量点”里，“点名称”

不能和键入的已知点的名称一样，否则会把已知

点覆盖，测量时采用，地形点进行观测即可；

c) 进行点校正：点击“测量”→“点校正”

→“添加”，在“网格点名”里选择一个已知点的

当地平面坐标，点击“确定”，然后在“GNSS 点

名”里选择同一个已知点的经纬度坐标，点击“确

定”，可以在“使用”里根据需要选择只有水平的

校正或者水平和垂直的校正都应用，再点击“接

受”即完成一个点的点校正，如果需要继续校正，

重复这个步骤即可；

d) 所有的校正点都增加完毕以后，点击“应

用”，这样整个点校正的操作就完成了。

四、点校正时的注意事项：

1、已知点最好要分布在整个作业区域的边

缘，能控制整个区域，并避免短边控制长边。例

如，如果用四个点做点校正的话，那么测量作业

的区域最好在这四个点连成的四边形内部；

2、一定要避免已知点的线形分布。例如，如

果用三个已知点进行点校正，这三个点组成的三

角形要尽量接近正三角形，如果是四个点，就要

尽量接近正方形，一定要避免所有的已知点的分

布接近一条直线，这样会严重的影响测量的精度，

特别是高程精度；

3、如果在测量任务里只需要水平的坐标，不

需要高程，建议用户至少要用两个点进行校正，

但如果要检核已知点的水平残差，那么至少要用

三个点；如果既需要水平坐标又需要高程，建议

用户至少用三个点进行点校正，但如果要检核已

知点的水平残差和垂直残差，那么至少需要四个

点进行校正；

4、注意坐标系统，中央子午线，投影面（特

别是海拔比较高的地方），控制点与放样点是否是

一个投影带；

5、已知点之间的匹配程度也很重要，比如

GPS 观测的已知点和国家的三角已知点，如同时

使用的话，检核的时候水平残差有可能会很大的；

6、如果有3 个以上的点作点校正，检查一下

水平残差和垂直残差的数值，看其是否满足用户

的测量精度要求，如果残差太大，残差不要超过2

厘米，如果太大先检查已知点输入是否有误，如

果无误的话，就是已知点的匹配有问题，要更换

已知点了；

7、对于高程要特别注意控制点的线性分布

（几个控制点分布在一条线上），特别是做线路工

程，参与校正的高程点建议不要超过2个点（即

在校正时，校正方法里不要超过两个点选垂直平

差的）。

8、如果一个区域比较大，控制点比较多，要

分区做校正，不要一个区域十几个点或更多的点

全部参与校正。

9、注意一个区域只做一次点校正即可，后面

的再测量只需要重设当地坐标即可。

附加阅读

1954北京坐标系：将我国大地控制网与苏联

1942普尔科沃大地坐标系相联结后建立的我国过

渡性大地坐标系。它是是采用苏联克拉索夫斯基

椭圆体，在1954年完成测定工作的。它实质上是

由原苏联普尔科沃为原点的1942年坐标系的延

伸。因其为平面坐标系统（高程采用黄海高程），

无法准确定位空间位置。北京54坐标系，属参心

坐标系，长轴6378245m，短轴6356863，扁率

1/298.3；

1980西安坐标系：采用1975国际椭球，以JYD

1968.0系统为椭球定向基准，大地原点设在陕西

省泾阳县永乐镇，采用多点定位所建立的大地坐

标系。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年

确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。

西安80坐标系，属参心坐标系，长半轴

6378140±5m，短半轴6356755.2882m，扁率

1/298.25722101。

WGS84 ：World Geodetic System 1984，称

为1984年世界大地坐标系统。其是为GPS全球定

位系统使用而建立的坐标系统。其几何意义是：

坐标系的原点位于地球质心，z轴指向（国际时间

局）BIH1984.0定义的协议地球极(CTP)方向，x

轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交

点，y轴通过右手规则确定（Y轴与Z轴、X轴垂

直构成右手坐标系）。

坐标系转换：WGS-84地心坐标系可以与1954

北京坐标系或1980西安坐标系等参心坐标系相互

转换，其方法之一是：在测区内，利用至少3个

以上公共点的两套坐标列出坐标转换方程，采用

最小二乘原理解算出7个转换参数就可以得到转

换方程。其中7个转换参数是指3个平移参数、3

个旋转参数和1个尺度参数。

右手（直角）坐标系（左手坐标系）：坐标系

中，右手拇指、食指、中指（与掌心成90度）互

成90度伸展出，让右手拇指指向x轴的正方向，

食指指向y轴的正方向，如果中指能指向z轴的正

方向，则称这个坐标系为右手直角坐标系．同理

左手直角坐标系。

大地坐标系：以参考椭球中心为原点、起始

子午面和赤道面为基准面的地球坐标系。简言之，

就是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来

的坐标系。地面点的位置用大地经度、大地纬度

和大地高度表示。大地坐标系的确立包括选择一

个椭球、对椭球进行定位和确定大地起算数据。

一个形状、大小和定位、定向都已确定的地球椭

球叫参考椭球。参考椭球一旦确定，则标志着大

地坐标系已经建立。大地坐标系亦称为地理坐标

系。它是大地测量的基本坐标系，其大地经度L、

大地纬度B和大地高H为此坐标系的3个坐标分

量。它包括地心大地坐标系和参心大地坐标系。