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利用COORD進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換 南方測繪技術(shù)部主管 朱代軍 摘要：坐標(biāo)轉(zhuǎn)換在測繪工程中經(jīng)常會(huì)用到,，特別是在處理原始數(shù)據(jù)的時(shí)候，在這里以COORD坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件為例,，談一談如何進(jìn)行兩個(gè)坐標(biāo)橢球系之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,，也就是求取七參數(shù)。 關(guān)鍵字： 坐標(biāo)系 七參數(shù) 一．COORD軟件介紹 COORD 4.1坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件(其它版本可能有問題) ,，是一個(gè)免費(fèi)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件,也是測繪人常備的一個(gè)工具之一,。在此感謝COORD的作者Jerry,。 在下邊的時(shí)間里,，就給大家演示一下該軟件在通過三個(gè)以上已知點(diǎn)計(jì)算七參數(shù)時(shí)的一些操作,。 圖１：軟件界面 1.1 參數(shù)的分類 即 X 平移， Y 平移， Z 平移 只需一個(gè)已知點(diǎn)即可,。適用于小范圍內(nèi)使用，不同橢球間可以互轉(zhuǎn),，轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)系方向與源坐標(biāo)系方向一致,， 只有當(dāng)源坐標(biāo)系與當(dāng)前坐標(biāo)系的方向一致或在精度范圍內(nèi)才可使用。 即 X 平移,， Y 平移,，坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，投影比例 需兩個(gè)已知點(diǎn),在高程精度不高的情況下使用，因?yàn)樵谒膮?shù)中,，沒有高程改正參數(shù),，在實(shí)際的測量中，會(huì)加上三參數(shù)中的高程改正參數(shù)或利用高程擬后來得到較高精度的高程,。 四參數(shù)屬于同一橢球下的轉(zhuǎn)換,，當(dāng)源坐標(biāo)系與當(dāng)前坐標(biāo)系不一致時(shí)，如將WGS84經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換到北京54坐標(biāo)系,，一般會(huì)利用以下的轉(zhuǎn)換原理,。 源坐標(biāo)系： WGS84坐標(biāo)系 目標(biāo)坐標(biāo)系：北京54坐標(biāo)系(地方坐標(biāo)) 或 由于四參數(shù)中，沒有高程改正,，如果需要高程精度較高的用戶,，需再計(jì)算高程改正參數(shù)，高程改參數(shù)根據(jù)所使用已知點(diǎn)的數(shù)量又分為多種參數(shù)： 1~2個(gè)高程已知點(diǎn)時(shí),，即Z平移,，在使用中即為三參數(shù)中的Z平移參數(shù)； 3~4個(gè)高程已知點(diǎn)時(shí),，采用高程擬合中的平面擬合參數(shù),； 6~7個(gè)高程已知點(diǎn)時(shí)，采用高程擬合中的曲面擬合參數(shù),。 在一般使用過程中,，高程擬合參數(shù)可根據(jù)輸入已知點(diǎn)的個(gè)數(shù)自動(dòng)或手動(dòng)選擇計(jì)算各參數(shù)。 X 平移,， Y 平移,， Z 平移， X 旋轉(zhuǎn)（WX）,， Y 旋轉(zhuǎn)（WY）,， Z 旋轉(zhuǎn)（WZ），尺度變化（DM ）,。 需要三個(gè)點(diǎn)以上,。 七參數(shù)屬于不同橢球下的轉(zhuǎn)換，適用于大范圍,，一般RTK的使用中,，在做完控制靜態(tài)測量后，可直接使用靜態(tài)平差結(jié)果里的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)的計(jì)算,，部分軟件會(huì)旋轉(zhuǎn)角度,，比如南方RTK所使用的“工程之星”中，對(duì)于七參數(shù)就要求旋轉(zhuǎn)角度不能大于10秒,，否則只能用四參數(shù)+高程擬合參數(shù),。 二．COORD實(shí)例 在這里,，我們以國家80坐標(biāo)系和北京54坐標(biāo)系進(jìn)行參數(shù)的計(jì)算，它們是屬于不同橢球系間的轉(zhuǎn)換,，在不同的橢球之間的轉(zhuǎn)換都是不嚴(yán)密,，因此不存在一套轉(zhuǎn)換參數(shù)可以全國通用的，在每個(gè)地方會(huì)不一樣,，因?yàn)樗鼈兪莾蓚€(gè)不同的橢球基準(zhǔn),。那么，兩個(gè)橢球間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,，一般而言比較嚴(yán)密的是用七參數(shù)布爾莎模型,，即 X 平移， Y 平移,， Z 平移,， X 旋轉(zhuǎn)（WX）， Y 旋轉(zhuǎn)（WY）,， Z 旋轉(zhuǎn)（WZ）,，尺度變化（DM ）。要求得七參數(shù)就需要在一個(gè)地區(qū)需要 3 個(gè)以上的已知點(diǎn),。 2.1 坐標(biāo)系共點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù) 表１：示例數(shù)據(jù)
2.2 投影參數(shù) 投影方式:高斯－克呂格３度帶;中央子午線:117度 2.3 計(jì)算七參數(shù) 根據(jù)兩個(gè)已有坐標(biāo)（例3個(gè)）求七參數(shù),；在操作之前必須先將中央子午線必須先輸好； 圖2：投影參數(shù)設(shè)置 輸入兩個(gè)坐標(biāo)系三個(gè)或三個(gè)以上相對(duì)應(yīng)的坐標(biāo),，輸入完后點(diǎn)擊“計(jì)算”可以看到其中的點(diǎn)位精度,，當(dāng)點(diǎn)擊“確定”時(shí)，軟件將自動(dòng)將七參數(shù)設(shè)置好,。 圖３：已知數(shù)據(jù)的輸入 注意：請(qǐng)注意橢球的選擇順序,，如果我們要計(jì)算北京54->國家80,在此軟件中,這里的源坐標(biāo)應(yīng)該是國家80坐標(biāo)系，反之亦反,。 接下來就是選中“七參數(shù)轉(zhuǎn)換”,，設(shè)定轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系?？梢圆榭摧敵龅闹?，這個(gè)值一定就是我們所需的，我們可以返回我的剛計(jì)算的七參數(shù),，看是否正確,。 圖4：單點(diǎn)轉(zhuǎn)換 檢查數(shù)據(jù),，發(fā)現(xiàn)正確無誤,，可以使用；在計(jì)算過程中,，我們可以隨時(shí)保存我們的設(shè)置信息,，下次使用這個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)不用再輸入七參數(shù),；也可以先記下七參數(shù)，用時(shí)再輸入設(shè)置,。 這里我們只用到了單點(diǎn)轉(zhuǎn)換,，當(dāng)數(shù)據(jù)比較多時(shí)，我們可以使用“文件轉(zhuǎn)換”功能先將我們需轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)輸入到記事本中,，并給點(diǎn)點(diǎn)號(hào),，確認(rèn)XYZ的位置，在這一項(xiàng)里,，我們可以按剛輸入記事本的的格式,，在此定義好。此功能比較簡單,，可以自己看看,。 操作步驟和（北京54 --> 國家80）差不多一致，只是在計(jì)算“七參數(shù)時(shí)”順序相反,， 當(dāng)我們要將國家80為北京54時(shí),，輸入的源坐標(biāo)應(yīng)該是54坐標(biāo)系，所以在這里,，大家一定要注意,。 圖５：已知數(shù)據(jù)的輸入 圖6 單點(diǎn)計(jì)算 三．小結(jié) 現(xiàn)在使用coord的版本是4.1，可能在以前的版中,，有些功能沒有,，但計(jì)算的方法都是一樣的，同樣也可以轉(zhuǎn)換,，有時(shí),，只是我們操作過程中沒有注意和總結(jié)而也。現(xiàn)在我就把我的經(jīng)驗(yàn)告訴大家,，大家可以放心使用此軟件,，它完全可以勝任我們工作中的需要。 |
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