摘要：本文介紹了我國現行測繪坐標系統，現行測繪成果相互轉換的基本原理、方法和幾種坐標系的轉換模型，為測繪坐標系統之間的轉換提供了一些參考。

　　關鍵詞：坐標系統轉換,模型,測繪成果

　　0.引言

　　每一個國家的大地坐標系的建立和發展具有一定的歷史特性。在同一個國家，在不同的歷史時期由于習慣的改變或經濟的發展變化也會采用不同的坐標系統。在實際生活中，在一些地區由于國家建設的急需，來不及布設國家統一的大地控制網，而建立局部的獨立坐標系。而后，再將其轉換到國家統一的大地控制網中，這些坐標系的變換都離不開坐標值的轉化.隨著1964年美國海軍武器實驗室對第一代衛星導航系統NNSS的研制成功，為測繪資料的全球一體化提供了可能但由于坐標系統的不同，對GPS技術的推廣使用造成了一定的障礙。

　　因此，隨著測繪事業的發展，全球一體化的形成，越來越要求全球測繪資料的統一與共享，坐標轉換已成為是一項非常重要的工作。

　　1.我國現行測繪坐標系統

　　1.1WGS-84坐標系

　　WGS-84坐標系是目前GPS所采用的坐標系統，GPS所發布的星歷參數就是基于此坐標系統的。WGS-84坐標系統的全稱是WorldGeodiealSystem-84(世界大地坐標系-84)，它是一個地心地固坐標系統。WGS-84坐標系統由美國國防部制圖局建立，于1987年取代了當時GPS所采用的坐標系統-WGS-72坐標系統而成為GPS的所使用的坐標系統。WGS-84坐標系的坐標原點位于地球的質心，z軸指向BIH1984.0定義的協議地球極方向，軸指向BIH1984.0的起始子午面和赤道的交點，l，軸與軸和z軸構成右手系。采用橢球參數為：長半軸a=6378137m扁率f=1/298.25722356。

　　1.2國家大地坐標系

　　1.2.11954年北京坐標系

　　1954年北京坐標系是我國目前廣泛采用的大地測量坐標系，是一種參心坐標系統。該坐標系源自于前蘇聯采用過的1942年普爾科夫坐標系。該坐標系采用的參考橢球是克拉索夫斯基橢球，我國地形圖上的平面坐標位置都是以這個數據為基準推算的。

　　1.2.21980年西安大地坐標系

　　1978年在西安召開的<<全國天文大地網整體平差>>會議上，專家們建議建立我國新的大地坐標系，以改正舊BJ-54坐標系的諸多缺點，1980年完成天文大地網平差，故稱為1980年國家大地坐標系。

　　1.2.3新1954年北京坐標系(新BJ-54)

　　新1954年北京坐標系(整體平差轉換值)是由1980新國家大地坐標系派生得來的，是作為老54系到80系的過渡而存在的。它采用克拉索夫斯基橢球參數。提供的坐標是1980年國家大地坐標系整體平差轉換值，坐標精度和80系的坐標精度完全一樣。新老54系不存在橢球差異和定位差異，兩系統同一點坐標的不同主要是由于一個是全國統一平差的結果，另一個是局部平差結果的緣故產生的。

　　1.2.4中國2000大地坐標系(CGCS2000)

　　原點：包括海洋和大氣的整個地球的質量中心;定向：初始定向由1984.0時BIH(國際時間局)定向給定，是右手地固直角坐標系;原點在地心;Z軸為國際地球旋轉局(IERS)參考極(IRP)方向，X軸為IERS的參考子午面(IRM)與垂直于Z軸的赤道面的交線，Y軸與Z軸和X軸構成右手正交坐標系。

　　1.3地方坐標系(任意獨立坐標系)

　　在我們測量過程中時常會遇到的如某城市坐標系、某城建坐標系、某港口坐標系等，或我們為了測量方便而臨時建立的獨立坐標系。

　　1.4坐標系轉換

　　坐標系的轉換主要包括大地坐標系之間，空間直角坐標系之間，平面直角坐標系之間，大地坐標系與空間直角坐標系，三位坐標系與二維坐標系的相互轉換。

　　2.WGS-84坐標轉換到1954北京坐標系(1980西安國家大地坐標系)

　　不同坐標系之間存在著平移和旋轉的關系，要使GPS所測量的數據轉換為自己需要的坐標，必須求出兩個坐標系(WGS-84和北京54坐標系或西安80坐標系)之間的轉換參數。兩坐標系之間的轉換有七參數法、五參數法和三參數法。

　　一種確定三維空間和二維空間轉換參數的新方法—橢球重合法(包括一般橢球重合法和附加固定參數的橢球重合法)，以避開傳統方法大地高不準確和投影變形等弱點。它可以用于WGS-84坐標系轉換到1954北京坐標系。

　　3.北京54-西安80坐標系數據轉換

　　北京54坐標與西安坐標之間的轉換其實是一種橢球參數的轉換，作為這種轉換在同一個橢球里的轉換都是嚴密的，而在不同的橢球之間的轉換是不嚴密的，因此不存在一套轉換參數可以全國通用，也沒有現成的公式來完成轉換因此必須利用具有兩套坐標值的公共點實現轉換。其坐標轉換模型有Bursa七參數坐標轉換模型和二維高斯平面坐標轉換模型。

　　4.1980國家坐標系向某市地方獨立坐標系的轉換

　　要實現1980國家坐標系與地方獨立坐標系的轉換，必須要解決兩種坐標系的投影面不同、投影中央子午線的不同、坐標原點和坐標軸指向的不同。以橢球膨脹法為例說明，其原理：通過橢球膨脹法，改變橢球的參數，以新的橢球作為投影基準，選擇穿過測區的中央子午線進行高斯投影，將高斯投影得到的坐標進行坐標相似變換，得到某市的地方獨立坐標。

　　1980國家坐標系向某市地方獨立坐標系的轉換涉及到投影面和投影中央子午線的改變，而對于平面坐標系中的國家坐標和某市地方獨立坐標系，需要用高斯投影反算公式將其轉換為大地經緯度。

　　5.2000國家大地坐標系下點位坐標轉換方法

　　理論上說，實現傳統大地坐標系下的點位坐標轉換到CGCS2000的方法有下列幾種：

　　(1)利用公共點求解兩套坐標系統間的轉換參數，利用此轉換參數實現轉換點位坐標的轉換方法，這種方法是國家測繪局推薦使用的方法，該方法的好處是方法簡單且技術上比較容易實現。

　　(2)通過與具有CGCS2000坐標的高等級點聯測實現對低等級GPS網進行約束平差的方法實現轉換，該方法的好處在于比較直接，操作起來也十分簡便。

　　(3)將具有ITRF框架坐標的點位通過框架轉換和歷元轉換到CGCS2000坐標系，這種方法優點在于它不依賴于任何外部控制點，即不需要周圍有CGCS2000坐標的控制點，單個待轉換點亦可實現轉換。

　　6.高精度轉換模型的建立

　　我國周邊一些國家以及世界上一些發達國家已經建立起新的地心大地坐標系，我國也于2008年啟用了新一代地心坐標系—2000國家大地坐標系(簡稱CGCS2000)，大量測繪成果的坐標因此需要完成轉換。為了使轉換得到的坐標盡可能地與新坐標系一致，需要使用高精度的坐標轉換模型。

　　坐標系轉換過程中常使用的有平均位移模型、莫洛金斯基模型、Bursa模型等，但轉換精度不理想，很難達到好于±1m的轉換精度。一些國家采用了格網坐標轉換方法來實現高精度坐標轉換。

　　格網坐標轉換方法具有移動和分區轉換的優點，能夠對局部變形進行細致的擬合，并保證整體上的連續。格網坐標轉換方法的基本思想是，將轉換區域劃分成規則格網區域，利用公共點的坐標差，采用數學模型計算格網節點的坐標改正量，再通過格網內插得到任意點的坐標改正量，從而實現坐標變換。建立格網的數學模型可以有多種選擇，有最小曲率、協方差推估、多元回歸、加權平均、多面函數五種模型。

　　7結束語

　　本文介紹了我國現行坐標系統并闡述了現行測繪成果相互轉換的基本原理和方法，但沒有對每一種方法的適用條件，精度進行詳細分析和說明。但對相關數據轉換軟件和有效的應用測繪成果提供了一定參考。

　　參考文獻：

　　[1]王佩賢,王建敏:《大地測量學基礎》[M].北京:煤炭工業出版社,2007.

　　[2]張國禎,楊曉紅.GPS測量中坐標系統的轉換過程.測繪與空間地理信息,2009.

　　[3]李連偉,榮燕妮.WGS84與BJ54坐標轉換問題討論[J].測繪與空間地理信息,2004.