北京54、西安80坐標系和地方坐標系坐標轉換的探討
地球空間數據由于來源不同,其參考體系及各種參數存在著很大差異,如何使之匹配起來,需經一系列的轉換、一致化操作等過程。在工作中,經常有不同坐標系之間坐標轉換的問題,如標準的西安80、北京54坐標系與地方坐標系之間的轉換,西安80與北京54坐標系之間的轉換等。
北京54、西安80坐標系和地方坐標系
1.北京54坐標系
1954年北京坐標系是我國20世紀50年代由原蘇聯1942年普爾科夫坐標系傳算而來,采用克拉索夫斯基橢球體,其參數為:(1)長半軸a=6378245m,短半軸b=6356863.0188m,扁率α=1/298.3;(2)橢球的原點在前蘇聯的普爾科沃;(3)采用多點定位法進行橢球定位;(4)高程基準為1956年青島驗潮站求出的黃海平均海水面。這個坐標系的建立在我國國民經濟和社會發展中發揮了巨大作用,但是有以下缺點:(1)橢球參數誤差較大,克拉索夫斯基橢球差數與現代的橢球參數相比,長半軸約大109m;(2)參考橢球面與我國大地水準面存在著自西向東明顯的系統性的傾斜,在東部地區大地水準面差距達+60m;(3)定向不明確,沒有進行整體平差。這使得它不能滿足現代大地測量和有關科學發展的需要。
2.西安80坐標系
西安80坐標系是1978年4月在西安召開全國天文大地網平差會議,確定重新定位,建立我國新的坐標系。1980年國家大地坐標系采用地球橢球基本參數為1975年國際大地測量與地球物理聯合會第十六屆大會推薦的數據,其參數為:(1)長半軸a=6378140±5m,短半軸b=6356755.2882m,扁率α=1/298.257;(2)大地原點設在我國中部的陜西省涇陽縣永樂鎮,位于西安市西北方向約60公里;(3)采用多點定位法進行橢球定位法;(4)高程基準面采用青島大港驗潮站1952-1979年確定的黃海平均海水面(即1985國家高程基準)。
3.地方坐標系
地方坐標系(local coordinate system)是因建設、城市規劃和科學研究需要而在局部地區建立的相對獨立的平面坐標系統。為便于必要時與國家坐標系進行相互轉換,通常應與國家坐標系進行聯測。地方坐標系是局部地區建立平面控制網時,根據需要投影到任意選定面上和(或)采用地方子午線為中央子午線的一種直角坐標系,一般采用的是北京54或者西安80的橢球體。
使用RTK
在我們使用RTK測量的時候,需要不同的坐標系的坐標,只需要測量時使用不同的參數文件即可。而參數文件可以是靜態平差出來的參數,也可以是用RTK自己求的轉換參數。
1.靜態平差求參數
首先是選擇測區內的幾個控制點(4個以上,控制點位置盡量覆蓋整個測區),選擇衛星情況良好的時間段在控制點進行靜態測量,得到靜態數據文件。給得到的數據更改名字,前4位字母改成點名(數據前4位為點名,中間3位為當年的哪天,后一位為第幾時間段)。打開南方后處理程序,新建項目,選擇坐標系統、控制網等級,輸入負責人名字。導入數據,在左側的“測站數據”里面輸入點坐標、高程(圖1)。在“觀測數據文件”里面輸入點的儀器高。
然后解算全部基線,在基線簡表里查看是否有不合格基線,閉合環里面查看是否有不合格閉合環以及重復基線中是否有重復基線。通過調節數據文件的高度截止角、歷元間隔(如圖2)以及刪去不必要基線來達到要求。
達到要求后,進行網平差計算即可獲得七參數,或者導出.COT文件,在手簿的工程之星軟件中得到四參數與高程擬合參數。
2.手簿測量求參數
手簿連上移動站,進入工程之星3.0后,新建工程,編輯坐標系,輸入中央子午線,選擇橢球體(Xian80或者beijing54)。拿著移動站去控制點位置,采取控制點坐標(使用腳架時,一定要對中、整平。使用對中桿時,水泡一樣要居中),這里采取的控制點坐標用A、B、C、D代替,控制點的已知坐標用a、b、c、d代替。在工程之星中,輸入里面有個求轉換參數,在此增加,輸入坐標a然后選擇坐標A,一次增加b、c、d進去,然后保存,應用。這樣求出的是四參數與高程擬合參數并且應用給當前工程了。如果計算七參數,工具里面有個計算七參數,一樣的方法增加a、b、c、d幾個點,然后計算,就可以得到七參數。
之前說的是在測量前就選擇好參數文件,若是在測量后,則在工具里面有個數據后處理,選擇參數文件,使用原始文件.RTK到成果文件.dat也可以轉換為自己想要的坐標系的坐標。
內業時
1.使用CASS軟件
首先準備3個以上的控制點,擁有北京54和西安80坐標且覆蓋整個測區的。打開CASS軟件,選擇“地物編輯”菜單下的坐標轉換,在公共點坐標里面輸入或者在圖上拾取,然后點“添加”把幾個控制點都添加進去(如圖3,圖上坐標為虛擬)。然后點“計算轉換參數”,選擇轉換參數,點擊“轉換”,選擇自己需要轉換的圖形。
2.使用Coord軟件
打開Coord軟件,選擇“設置”菜單下的“計算七參數(K)…”,然后設置轉換前坐標模式、轉換后坐標模式,轉換前橢球、轉換后橢球。輸入控制點轉換前后坐標,然后點“增加”,如此把控制點坐標都添加進去。然后點“計算”、“確定”,這時候會出現七參數的所有值,大致查看下,沒有問題就點“確定”?;氐杰浖跏冀缑?,勾選“七參數轉換”,選擇轉換前后橢球,坐標模式(圖4)。這時候可以選擇是單點轉換還是文件轉換,完成坐標的轉換。
總而言之,我們需要進行坐標轉換,關鍵問題在于求出轉換的參數。(本報轉載此文出于傳遞更多信息之目的,文章由長沙分公司蔣文龍提供,若轉載,請注明文章的作者和來源。)