1：2000不同坐標(biāo)系的地形圖轉(zhuǎn)換思考

 1 GPS測(cè)量中的坐標(biāo)系
1.1 WGS-84坐標(biāo)系
WGS-84坐標(biāo)系最初是由美國(guó)國(guó)防部根據(jù)TRANSIT導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的多普勒觀測(cè)數(shù)據(jù)所建立的，由于GPS在民用上的發(fā)展，于是WGS-84坐標(biāo)系慢慢成為GPS在民用發(fā)展上的主流坐標(biāo)系，從1987年1月WGS-84坐標(biāo)系開始作為GPS所發(fā)布的星歷參考基準(zhǔn)。 WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)的英文名字為World Geodical System-84漢譯為世界大地坐標(biāo)系-84，一個(gè)協(xié)議地球參考系CTS。
WGS-84是通過一個(gè)分布在全球的GPS跟蹤站的坐標(biāo)來實(shí)現(xiàn)的。起初GPS跟蹤站的坐標(biāo)精度偏低為1～2m，跟國(guó)地球參考框架ITRF精度差了很多，于是為了WGS-84坐標(biāo)系的系統(tǒng)精度，由美國(guó)國(guó)防制圖局將全球的GPS跟蹤站的數(shù)據(jù)連同IGS站的ITRF91數(shù)據(jù)共同處理，并利用IGS站在ITRF91框架的站坐標(biāo)為固定值等一切措施，從而得到了更精確度WGS-84坐標(biāo)，即WGS-84（G730），其中G代表GPS，730表示GPS周，就是第730周的第一天對(duì)應(yīng)于1994年1月2日。慢慢地經(jīng)過幾年的更新，最終將WGS-84（G873）作為目前最流行的世界通用坐標(biāo)系框架。
1.2 1954年北京坐標(biāo)系
在中華人民共和國(guó)成立初期，由于要進(jìn)行大量的民用建設(shè)，包括鐵路、公路、房屋等，于是在全國(guó)范圍內(nèi)就要開展正規(guī)的、全面的大地測(cè)量和測(cè)圖工作，迫切需要建立一個(gè)參心大地坐標(biāo)系。但是，由于我國(guó)正處于發(fā)展的初期，只好采用克拉索夫斯基橢球參數(shù)，與前蘇聯(lián)在1942年進(jìn)行坐標(biāo)系的聯(lián)測(cè)，通過計(jì)算建立我國(guó)的第一個(gè)參心坐標(biāo)系也就是大家所熟知的1954年北京坐標(biāo)系。
1.3 1980西安坐標(biāo)系
自從1954坐標(biāo)系建立以來，隨著國(guó)家大地測(cè)量不斷發(fā)展，很多專家發(fā)現(xiàn)1954年北京坐標(biāo)系漸漸地不能滿足我國(guó)當(dāng)時(shí)的發(fā)展。因此，在1978年4月西安召開的全國(guó)天文大地網(wǎng)整天平差會(huì)議上，專家們紛紛表示需要建一個(gè)比1954年北京坐標(biāo)系精度更高的，參考橢球更符合我國(guó)大地表面的坐標(biāo)系，即1980西安坐標(biāo)系。此坐標(biāo)系由于用的參考橢球更符合我國(guó)的大地水準(zhǔn)面并且進(jìn)行了整體平差，坐標(biāo)系精度上比1954北京坐標(biāo)系更有利于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)。
1.4 地方坐標(biāo)系（任意獨(dú)立坐標(biāo)系）
所謂地方坐標(biāo)系，其實(shí)就是為了滿足個(gè)人、企業(yè)或者地方部門等他們的發(fā)展需求，必須建立的符合當(dāng)?shù)厍闆r的坐標(biāo)系，例如某某城市的坐標(biāo)系、某某港口坐標(biāo)系等，或我們自己為了測(cè)量方便而建立的局部地區(qū)坐標(biāo)系，也可稱之為地方坐標(biāo)系。
2 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換
所謂的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換其實(shí)就是為了滿足工程需要，將所測(cè)的地物、地貌的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成為我們需要的坐標(biāo)系上，而每個(gè)坐標(biāo)系都有自己的參數(shù)、參考橢球體，具體點(diǎn)就是參數(shù)與參數(shù)間、參考橢球體與參考橢球體間的轉(zhuǎn)換。
在工程實(shí)際中我最經(jīng)常用到的是不同空間直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。主要包括不同參心空間直角坐標(biāo)系間的換算（如1954年北京坐標(biāo)同1980年西安坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換），也包括參心坐標(biāo)系同地心坐標(biāo)系的換算（如1954北京坐標(biāo)或者1980西安坐標(biāo)系同WGS_84世界坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換）。
那如何轉(zhuǎn)換呢？自從1960年我國(guó)測(cè)繪專家進(jìn)行了大量的研究并建立很多轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型，其中我所熟知的就是布爾莎七參數(shù)轉(zhuǎn)換一般用于參心坐標(biāo)系同地心坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。另外還有三參數(shù)、四參數(shù)、五參數(shù)等轉(zhuǎn)換，甚至最近由流行起來的九參數(shù)轉(zhuǎn)換。
所謂的布爾莎七參數(shù)轉(zhuǎn)換中的七參數(shù)包括三個(gè)平移參數(shù)、三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和一個(gè)尺度參數(shù)。公式如下（WGS-84坐標(biāo)系到北京54坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換）：
XBJ54=XWGS84+KXWGS84+Δx+YWGS84ξZ"/ρ"-ZWGS84ξY"/ρ"
YBJ54=YWGS84+KYWGS84+ΔY-XWGS84ξZ"/ρ"+ZWGS84ξX"/ρ"
ZBJ54=ZWGS84+KZWGS84+ΔZ+XWGS84ξY"/ρ"-ZWGS84ξX"/ρ"
同一坐標(biāo)系統(tǒng)下坐標(biāo)的表現(xiàn)形式也有很多種，每種形式代表著一種坐標(biāo)系，而我們根據(jù)不同情況利用不同的坐標(biāo)系。如空間直角坐標(biāo)系（X，Y，Z）、平面直角坐標(biāo)（X，Y）、大地坐標(biāo)系（B，L）等。例如：將空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成大地坐標(biāo)系得到大地坐標(biāo)（B，L），公式如下：
L=arctan（Y/X）
B=arctan{（Z+Ne2sinB）/（X2+Y2）0.5}
H=（X2+Y2）0.5sinB-N
3 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換在實(shí)際中的應(yīng)用
本文通過對(duì)云南省瀾滄縣南甸礦區(qū)鐵礦1：2000地形圖中北京54坐標(biāo)系跟西安80坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換進(jìn)行深入的探討，講解了坐標(biāo)系在實(shí)際地形測(cè)量中具體怎么操作與處理。
3.1 校準(zhǔn)控制點(diǎn)坐標(biāo) 首先，將已經(jīng)在北京54坐標(biāo)系上用GPS校準(zhǔn)過的KZD1跟KZD2，再將此兩點(diǎn)同GPS校準(zhǔn)在西安80坐標(biāo)系上。如表1和表2：
3.2 展點(diǎn) 其次，我們將分別通過南方CASS中繪圖處理展野外測(cè)量點(diǎn)點(diǎn)命令，將兩個(gè)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)展到南方CASS軟件中，并將兩種坐標(biāo)系下的控制點(diǎn)連起來。如圖1：
3.3 CASS軟件中坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法 在南方CASS軟件中將地形圖從北京54坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)到西安80坐標(biāo)系下的方法一般有兩種：
①地物編輯中的測(cè)站改正：
此方法只需要在兩種坐標(biāo)系下有兩個(gè)公共的特征點(diǎn)便可以將地形圖從北京54坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到西安80坐標(biāo)系中。
②地物編輯中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：
此方法能同時(shí)將多個(gè)公共點(diǎn)同時(shí)校準(zhǔn)，使得從北京54坐標(biāo)系的地形圖扭轉(zhuǎn)到西安80坐標(biāo)系的地形圖更加的精準(zhǔn)。
兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)地測(cè)量中我們應(yīng)當(dāng)要學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用。
3.4 坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換 我們選用地物編輯中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將云南省瀾滄縣南甸礦區(qū)鐵礦1：2000地形圖從北京54坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到西安80坐標(biāo)系上。如圖2：
4 結(jié)論
通過本文敘述能夠方便大家在以后地形測(cè)量中對(duì)于地形圖坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換能夠有重新的認(rèn)識(shí)。并且，希望在以后實(shí)地的測(cè)量工作中，大家能靈活運(yùn)用南方CASS軟件中這兩種實(shí)用的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法。