工程测量中不同坐标系的变换与精度分析.doc
武军
[摘 要]不同坐标系的变换虽然在一般的科学研究中不长用，但在航天、地质等研究领域有着重要的应用，关系到了我国相关重要领域的发展。当前，我国工程测量技术体系已出具规模，有广阔的发展空间，为了实现更好更快地发展，必须研发测量技术。
[关键词]工程测量；坐标系；变换
中图分类号：G165 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）48-0322-01
在工程测量中，不同坐标体系之间的转换和相关的数据计算等，在百姓的一般日常生活中并不常见，甚至未有耳闻，但在航天、勘探等其他领域却有着重要的地位。从专业的技术角度和实践途径来看，不同坐标系的变换对我国国防事业和地质勘探等事业的健康持续发展有重要影响，其技术方面的突破也具有极高的社会效益和经济效益。本文主要分析了工程测量中不同坐标体系变换与精度的相关问题。
一、工程控制测量和我国坐标转换体系类型
1.工程控制测量
工程测量是工程施工的基础和前提，随着空间定位技术和GPS技术的发展，工程控制测量技术也在不断创新，例如CORS快速定位技术被逐渐地应用到了线路测量中。随着全站仪的发展，工程测量的精度得到了极大地提升，精度已经达到了0.5s，自动化程度也得到了显著提升。全站仪的控制测量主要用于工程控制测量、加密控制测量等。
几何水准测量是高精度测量的基本方法之一。电子水准测量的出现推动了测量的数字化和自动化，三角高层测量的精准度获得了质的提升，使其程序更加简便、操作更加科学，实现了自动化补偿。目前，CORS技术也经在相关部门得到了应用，为测绘提供了更加可许多额工具，提高了档次和精准度。
2.我国坐标转换体系类型
在我国，坐标转换的类型主要有大地坐标对平面直角坐标、北京54全国80及WGCS84坐标系等，此外随着科学技术的发展还有许多新技术和定位系统的出现和成熟，这也为坐标体系的转换提供了较好的思路。对大地坐标对平面直角坐标之间的转换，应使用一般的方法找到变换参数，如椭球参数、分带标准等。这些参数的确定能够保障軟件参数的输入，实现快捷的变换。对北京54全国80及WGS84坐标系的转换，要用到地心坐标系、地球质心为基本原点，确立地球极方向、子午面和赤道焦点，形成世界大地坐标系统，这一系统的的实用性在与其符合国内使用标准。对于任意两个坐标的转换，看似困难，有着不同的标准，但基本点确实不变的，即找到至少三个重合点，利用布尔沙公式也很容易求解。对于十进制角度和度/分/秒的转换只需要输入软件即可，就会生成所需要的数据。
二、不同坐标变化与精度测量
在我国不同坐标变化与精度的测量工具是GPS技术，相比其他技术来讲，它有着独特的优势，如精准度高、效率高等。随着我国城市建设的发展，GPS技术完成了大量的测量和精度计算工作。它不需要摄影拍照，减少了对地面工作的依赖和所需要的工作量、劳动量，同时还减少了测量成本、提高了转换效率和精度。由于科学技术并不是绝对精准的，但GPS的精度相对较高，它实质上是利用卫星定位系统对坐标进行转换，利用坐标系之间的参数进行转换，快速、准确。但由于GPS技术的局限性，其精确度仍无法满足测量技术的需要，同时在参数的计算过程中也会产生误差，另外公共点的误差、三维坐标等也会使测算与实际结果产生差距，最终降低坐标系的精度。随着相关技术的发展，工程测量中不同坐标系转换精度也会不断地提高。例如，国家2000坐标系和北京54坐标系的转换需要通过公共点求解，为了保证其准确性，要保证其在同一椭圆中，进而提高数据的准确性。
三、几种重要坐标系转换的方法
在工程测量过程中，有国家有统一的坐标系、地方独立的坐标系和工程坐标系。采用国家统一坐标系有利于测绘成果的统一保存和使用，也有利于和其他国家坐标系进行共享和交流。另外，限于实用性、便捷性，一些地方也会建立适合本地区的独立坐标系。另外还有某些工程处于保密要求，采用工程自定坐标系。不同的坐标系都有其自身的作用和意义，由于工程建设的要求，其需要进行转换，这也是本文所要探讨的问题。
1.北京54坐标系与西安80坐标系的转换
由于两个坐标系分别处于不同的椭球，因此，在转换时需要找到它们所处椭球的公共点，再将公共点的坐标输入到转换软件中，进而实现坐标的转换。例如，使用三维坐标中大地坐标转化中，首先要获取坐标为公共点54坐标系或80坐标系，在转换过程中，首先将两个坐标系的高斯平面坐标转换为大地经纬度，获得坐标系大地高。
2.北京54坐标系与国家2000坐标系之间的转换
选择两坐标的共348个重合点，再使用布尔沙七参数模型分别求出转换参数，找到共同点的对应坐标解出相关参数，进而实现转换。
3.西安80坐标和国家2000坐标系的转换
西安80坐标系是参心坐标系，国家2000坐标是地心坐标系，他们没有统一的转换公式，需要找到共同坐标解出相关的参数，进而实现转换。
由上述几种坐标系之间的转换可知，不同的坐标系的变换的本质相同，即找到两个不同坐标系的结合点，求出参数后找到对应的坐标，利用工具实现转变。
四、工程测量中不同坐标系变换过程中的精度分析
为了提高不同坐标系变换过程中的精度就要保证坐标系的精确转换。为了实现这一目的，就要确保确保不同的坐标系在相同的椭圆中进行转换，提高了椭圆的精准度就提高了转换的精准度。如果在不同的椭圆中利用公共点求解，则不能确保坐标点的准确，测量的结果偏差也较大。因此，为了提升坐标转换的精确度，要最大化地从中找出多组坐标数据，计算出其数值，获得多组数据，求出平均值即可。利用平均值求值的方法能够进一步提高坐标系转换的精度，忽略了较小的误差，为工程测量提供了准确的数据参考，进而提高了测量的效果。另外，随着相关工程测量仪器的进一步使用，工程测量的数据的精确度也必将进一步提高。
工程测量是一国测量水平的重要标志，关乎国家各项事业的发展。在此过程中，要科学分析遇到的问题，积极寻求解决方案。对不同坐标系变化与精度进行分析是为了进一步提高测量的准确度，提高我国勘测水平。在此过程中，必须保证变换仪器的灵活性，使其能够适应复杂的环境。另外，国家测绘部门要积极提高测绘水平，研发先进的测绘技术和方法，使我国工程测量水平得到进一步提高，实现进一步飞跃。
参考文献
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