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北京54、西安80坐标系和地方坐标系坐标转换的探讨

地球空间数据由于来源不同,其参考体系及各种参数存在着很大差异,如何使之匹配起来,需经一系列的转换、一致化操作等过程。在工作中,经常有不同坐标系之间坐标转换的问题,如标准的西安80、北京54坐标系与地方坐标系之间的转换,西安80与北京54坐标系之间的转换等。

北京54、西安80坐标系和地方坐标系

1.北京54坐标系

1954年北京坐标系是我国20世纪50年代由原苏联1942年普尔科夫坐标系传算而来,采用克拉索夫斯基椭球体,其参数为:(1)长半轴a=6378245m,短半轴b=6356863.0188m,扁率α=1/298.3;(2)椭球的原点在前苏联的普尔科沃;(3)采用多点定位法进行椭球定位;(4)高程基准为1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面。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作用,但是有以下缺点:(1)椭球参数误差较大,克拉索夫斯基椭球差数与现代的椭球参数相比,长半轴约大109m;(2)参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性的倾斜,在东部地区大地水准面差距达+60m;(3)定向不明确,没有进行整体平差。这使得它不能满足现代大地测量和有关科学发展的需要。

2.西安80坐标系

西安80坐标系是1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议,确定重新定位,建立我国新的坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据,其参数为:(1)长半轴a=6378140±5m,短半轴b=6356755.2882m,扁率α=1/298.257;(2)大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇,位于西安市西北方向约60公里;(3)采用多点定位法进行椭球定位法;(4)高程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)。

3.地方坐标系

地方坐标系(local coordinate system)是因建设、城市规划和科学研究需要而在局部地区建立的相对独立的平面坐标系统。为便于必要时与国家坐标系进行相互转换,通常应与国家坐标系进行联测。地方坐标系是局部地区建立平面控制网时,根据需要投影到任意选定面上和(或)采用地方子午线为中央子午线的一种直角坐标系,一般采用的是北京54或者西安80的椭球体。

使用RTK

在我们使用RTK测量的时候,需要不同的坐标系的坐标,只需要测量时使用不同的参数文件即可。而参数文件可以是静态平差出来的参数,也可以是用RTK自己求的转换参数。

1.静态平差求参数

首先是选择测区内的几个控制点(4个以上,控制点位置尽量覆盖整个测区),选择卫星情况良好的时间段在控制点进行静态测量,得到静态数据文件。给得到的数据更改名字,前4位字母改成点名(数据前4位为点名,中间3位为当年的哪天,后一位为第几时间段)。打开南方后处理程序,新建项目,选择坐标系统、控制网等级,输入负责人名字。导入数据,在左侧的“测站数据”里面输入点坐标、高程(图1)。在“观测数据文件”里面输入点的仪器高。

然后解算全部基线,在基线简表里查看是否有不合格基线,闭合环里面查看是否有不合格闭合环以及重复基线中是否有重复基线。通过调节数据文件的高度截止角、历元间隔(如图2)以及删去不必要基线来达到要求。

达到要求后,进行网平差计算即可获得七参数,或者导出.COT文件,在手簿的工程之星软件中得到四参数与高程拟合参数。

2.手簿测量求参数

手簿连上移动站,进入工程之星3.0后,新建工程,编辑坐标系,输入中央子午线,选择椭球体(Xian80或者beijing54)。拿着移动站去控制点位置,采取控制点坐标(使用脚架时,一定要对中、整平。使用对中杆时,水泡一样要居中),这里采取的控制点坐标用A、B、C、D代替,控制点的已知坐标用a、b、c、d代替。在工程之星中,输入里面有个求转换参数,在此增加,输入坐标a然后选择坐标A,一次增加b、c、d进去,然后保存,应用。这样求出的是四参数与高程拟合参数并且应用给当前工程了。如果计算七参数,工具里面有个计算七参数,一样的方法增加a、b、c、d几个点,然后计算,就可以得到七参数。

之前说的是在测量前就选择好参数文件,若是在测量后,则在工具里面有个数据后处理,选择参数文件,使用原始文件.RTK到成果文件.dat也可以转换为自己想要的坐标系的坐标。

内业时

1.使用CASS软件

首先准备3个以上的控制点,拥有北京54和西安80坐标且覆盖整个测区的。打开CASS软件,选择“地物编辑”菜单下的坐标转换,在公共点坐标里面输入或者在图上拾取,然后点“添加”把几个控制点都添加进去(如图3,图上坐标为虚拟)。然后点“计算转换参数”,选择转换参数,点击“转换”,选择自己需要转换的图形。

2.使用Coord软件

打开Coord软件,选择“设置”菜单下的“计算七参数(K)…”,然后设置转换前坐标模式、转换后坐标模式,转换前椭球、转换后椭球。输入控制点转换前后坐标,然后点“增加”,如此把控制点坐标都添加进去。然后点“计算”、“确定”,这时候会出现七参数的所有值,大致查看下,没有问题就点“确定”。回到软件初始界面,勾选“七参数转换”,选择转换前后椭球,坐标模式(图4)。这时候可以选择是单点转换还是文件转换,完成坐标的转换。

总而言之,我们需要进行坐标转换,关键问题在于求出转换的参数。(本报转载此文出于传递更多信息之目的,文章由长沙分公司蒋文龙提供,若转载,请注明文章的作者和来源。)

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