GPS坐标与地方独立坐标之间的转换与应用

1、GPS坐标与地方独立坐标之间的转换与应用 引言 gps 定位成果属于 wgs-84 大地坐标系，而实用的测量成果往往是属 于国家坐标系或地方独立坐标系。参考坐标系与 wgs-84 坐标系之 间一般存在平移和旋转的关系。所以，实际应用中必须进行 gps 成 果与地面参考坐标系的转换，以便更好的支持国家和地方建设。 一、 地方独立坐标系与 gps 坐标转换概述 我国有许多城市控制网与工程控制网，因其以 54 坐标或 80 坐标 所采用的参考椭球元素为基准建立，且大都具有统一分带的坐标 形式，习惯上称之为国家统一坐标。但该类控制网的边长归算面常 常不是 54 或80 坐标所依据的参考椭球面，而是适合

2、测区特点的 某一高程面，所谓采用了 54 或 80 坐标基准，则仅是因为该类网 在高斯平面上进行平差计算时，方向改化与距离改化值是用 54 或 80 坐标系统所依据的参考椭球元素计算出来的曲率半径计算的 ， 尽管归算面的不同对边长计算影响极小，但当将 gps 大地坐标转 换为高斯平面坐标时，投影面对转换的影响是非常大的，因此在将 这类地方坐标数据与 gps 数据混合使用时，需视其为独立坐标， 在实现 gps 数据与其转换和相关的计算中应充分考虑其特点作相 应分析与处理。 二、 国家坐标系与地方坐标系 各国为进行测绘和处理其成果，规定在全国范围内使用统一坐标框 架的坐标系统。中国 1954 至

3、1980 年采用的是 1954 年北京坐标 系;1978 年决定建立 1980 国家大地坐标系。 北京 54 坐标系前苏联 1942 年坐标系的延伸，它的原点不在北京而 在前苏联的普尔科沃，但随着测绘新理念、新技术的不断发展，人们 发现该坐标系存在着一定的缺点：椭球参数有较大误差；参考椭球 面与我国大地水准面存在系统性倾斜；几何大地测量和物理大地测 量应用的参考面不统一；定向不明。因此，我国建立了属于自己的 1980 西安坐标系。1980 年西安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。该坐 标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇 ，

4、位于西安市 西北方向约 60 公里,故称 1980 年西安坐标系，又简称西安大地原 点。基准面采用青岛大港验潮站 1952 至 1979 年确定的黄海平均海 水面 （即1985 国家高程基准）。但时至今日，北京 54 坐标系仍然是 在我国使用最为广泛的坐标系。 而地方坐标系则是由于种种历史原因形成的独立坐标系，或是因建 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。以某城市 90 任意直角坐标系为例。 1956 年为保证某城市重大工程项目的顺利进行第一航务工程勘察 设计院建立了新港建筑坐标系，1976 年唐山大地震波及到某城市， 某市整个控制网也遭到破坏，点位发生了位移

5、，已使原有控制网精 度无法满足工作需求。这样，1986 年国测陕西第一大地测绘队又在 某城市建立了新的二等三角网。1990 年，某市二网改造完成，施测中 采用了邻边比率法新技术，并对某城市二等网进行了整体平差，建 立起了 90 某城市任意直角坐标系。而 90 某城市任意直角坐标系则 是现阶段某城市地方建设主要应用到的坐标系。 三、坐标转换及其应用 首先几种坐标表示方法大致有三种：经纬度和高程，空间直角坐标， 平面坐标和高程。wgs-84 坐标是经纬度和高程这一种，而在我们日 常建设中利用的则是平面坐标和高程。在同一个椭球里的转换都是 严密的,而在不同的椭球之间的转换这时不严密的。举个例子 ，在

6、 wgs-84 坐标和 90 某城市任意直角坐标之间是不存在一套转换参数 可以通用的，在每个地方会不一样，因为它们是两个不同的椭球基 准。因此对 wgs-84 坐标系与其他坐标系进行坐标转换是十分必要 的。 不同坐标系统时间的转换我们一般有以下几种方法 ：利用已知重合 点的三维直角坐标进行坐标转换；利用已知重合点的三维大地坐标 进行坐标转换；利用已知重合点的二维高斯平面坐标进行坐标转换 利用已知重合点的二维大地坐标进行坐标转换。 我们日常所用到的一般是利用已知重合点的三维直角坐标将 gps 点的 wgs-84 坐标转换为其他坐标系中的坐标（以 wgs-84 与 90 某城 市任意直角坐标系为例）,可分为以下几种方法。 3.1 七参数法 我们以