WGS-84与北京-54、西安-80及地方坐标系的转换

灰太狼 2023-05-29 06:22 1阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  1 坐标转换问题
 *  2 软件使用说明
 *   *  实例一
     *  实例二
     *  实例三
 *  3 参数计算工具下载地址
 *  4 相关阅读

# 1 坐标转换问题 #

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坐标转换问题的详细了解对于测量很重要，那么请和我一起来讨论这个问题。

首先，我们要弄清楚几种坐标表示方法。大致有**三种坐标表示方法**：

*  经纬度和高程，也称为为大地坐标，BLH分别表示大地维度、大地经度、大地高程（自椭球面起算）
 *  空间直角坐标，XYZ，单位都是米，从原点起算，如CGCS2000的原点包括海洋和大气的整个地球的质量中心
 *  平面坐标和高程，xyH，单位为米，xy从平面原点起算，如西安-80的平面原点在陕西省泾阳县永乐镇北流村，高程的原点则是85国家高程基准的中的水准原点。

> **是这样么？**  
> 地心坐标系要不是经纬度和高程，要不是空间直角坐标  
> 参心坐标系是平面坐标和高程

我们通常说的`WGS-84坐标`是*经纬度和高程*这一种，`北京54坐标`是*平面坐标和高程*着一种。

现在，再搞清楚**转换的严密性问题**，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WGS-84坐标和北京54坐标之间是不存在一套转换参数可以全国通用的，在每个地方会不一样，因为它们是两个**不同的椭球基准**。

那么，两个**椭球间的坐标转换**应该是怎样的呢？一般而言比较严密的是用`七参数法`，即X平移，Y平移，Z平移，X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K。要求得七参数就需要在一个地区需要3个以上的已知点，如果区域范围不大，最远点间的距离不大于30km(经验值)，还可以用三参数，即X平移，Y平移，Z平移，而将X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K视为0，所以三参数只是七参数的一种特例。在本软件中提供了计算三参数、七参数的功能。

在**一个椭球的不同坐标系中转换**需要用到`四参数转换`，举个例子，在深圳既有北京54坐标又有深圳坐标，在这两种坐标之间转换就用到四参数，计算四参数需要两个已知点。本软件提供计算四参数的功能。

> **两个椭球间的坐标转换**  
> 两个空间直角坐标系的转换，三参数用于区域范围不大，且对精度要求相对较低的情况，是七参数法的一种特例  
> 七参数：X平移、Y平移、Z平移、X旋转、Y旋转、Z旋转、尺度变化K  
> 三参数：X平移、Y平移、Z平移

> **相同椭球下不同坐标系转换**  
> 两个平面直角坐标系之间的转换  
> 四参数：X平移、Y平移、旋转角度T、尺度变化K

现在举个例子说明：在珠江有一个测区，需要完成WGS-84坐标到珠江坐标系（54椭球）的坐标转换，整个转换过程是这样的：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzI2NjQ2MTI5_size_16_color_FFFFFF_t_70]

# 2 软件使用说明 #

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本软件采用文件化管理，用户可以将一种转换作为一个文件保存下来，下次使用时从文件菜单中选择打开这个文件来调用所有已有的转换参数。

## 实例一 ##

**转换要求：**  
用户在一个佛山测区内使用RTK GPS接收机接受了一些点的WGS-84的坐标,现在希望将其转换为北京-54和佛山坐标系下的坐标。用户有佛山测区的一些控制点，这些控制点有WGS-84坐标，也有北京-54坐标也有佛山坐标。

**分析：**  
WGS-84坐标和北京-54坐标是*两个不同椭球的坐标转换*，所以要求得三参数或七参数，而北京-54和佛山坐标都是同一个椭球，所以他们之间的转换是*地方坐标转换*，需要求得地方转化四参数，因为要求得到的北京-54是平面坐标所以需要设置投影参数。：

**步骤：**  
1.新建坐标转换文件，便于下次使用转换时不用重新输入，直接打开即可。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzI2NjQ2MTI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
2.设置投影参数。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzI2NjQ2MTI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
3.用一个已知点（WGS84坐标和北京-54坐标），计算不同椭球转换的三参数（或七参数）。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzI2NjQ2MTI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
4.确定转换参数。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzI2NjQ2MTI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
5.打开七参数转换，完成WGS84到北京-54的转换。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzI2NjQ2MTI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
6.利用多个已知点（北京54坐标和佛山坐标），计算同一个椭球的地方坐标转换（四参数）。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzI2NjQ2MTI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
7.确定转换参数  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzI2NjQ2MTI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
8.同时打开七参数和四参数。完成WGS-84到佛山坐标的转换。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzI2NjQ2MTI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

## 实例二 ##

**转换要求：**  
用户在一个测区内有一些点的北京-54的坐标，现在希望将其转换为西安-80坐标。用户有测区的一些控制点，这些控制点既有北京-54坐标也有西安-80坐标。

**文件转换**  
用户如果需要转换的是一个文件里的所有的点，可以用文件转换来完成。

**步骤：**  
1.确定转换关系：  
按照上面的步骤完成1~8步的操作，这样就确立了转换关系，也就是说文件里所有的点都按照上面确定的转换关系来完成转换。

2.确定转换格式：  
在主界面中选择文件转换，点击格式按钮。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzI2NjQ2MTI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]  
新建格式：在名称，扩展名中输入相应的内容，然后自己选择数据列表中的内容并添加来确定格式，如果列表中没有的就用其他来表示，完成后点击完成新建。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzI2NjQ2MTI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]  
选择格式：在格式列表中选择格式

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzI2NjQ2MTI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]  
文件转换方式：转换后的文件有三种方式，如原来的文件是`C:/File.txt`文件，用户选择其中的一种，这样转换后就会根据这个方式来完成新建文件。却省是在文件扩展名后`+1`，即转换后会新生成一个`C:/File.txt1`文件。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzI2NjQ2MTI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]  
在上述工作完成后，单击确定按钮即可。

3.选择转换文件并完成转换  
单击浏览按钮，打开文件选择对话框，选择文件并确定，在左边会显示文件，用户单击 `=〉`按钮即可完成转换，右边会显示出转换后的文件名和路径，用户可以通过双击列表中的文件即可查看文件内容。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzI2NjQ2MTI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]

## 实例三 ##

**转换要求：**  
用户在番禹工作，要求完成从WGS-84到西安-80的转换，由于测区范围比较大，需要进行七参数转换。

注意：这个例子同样适合于直接从WGS-84坐标转换为地方坐标转换。

**分析：**

首先分析坐标：因为七参数转换模型的特点，要求转换的坐标不能相差太大，  
WGS-84的坐标为：023:09:33.6274 112:55:41.2119 62.536  
西安-80坐标为： 562589.8110 290115.8140 70.3590  
用WGS-84不加任何参数转化为平面坐标为：2562588.851341 390232.479605  
可以看到 X的大数差-2000000 Y的大数差-100000  
所以改变投影参数里的X,Y常数改正为  
X常数：0-2000000=-2000000 Y常数：500000-100000=400000

**步骤：**

1.设置投影参数  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzI2NjQ2MTI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 14]  
2.计算七参数：选择坐标转换菜单下的“计算七参数“，打开如图对话框  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzI2NjQ2MTI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 15]  
选择好源坐标和目标坐标的类型，源坐标和目标坐标的椭球基准，输入源坐标和目标坐标，点击“增加“按钮，就会将刚才的公共点坐标输入到列表中，同样的方法至少输入三个已知点到列表中，点击“计算“按钮，就可以看到计算的结果，同时在”RMS”中会显示使用这套参数後计算後每个点的坐标中误差，如果发现误差过大，可能坐标中由输入错误的，这时可以通过在列表中选择不同的站点计算，直到满意为止。完成后点击“确定“按钮。

3.七参数设置  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzI2NjQ2MTI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 16]  
单击“确定“按钮即可设置好了七参数

4.完成转换：选择“七参数转换“打钩，就可以完成了，完成后点击保存，下次就可以使用同样的参数。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzI2NjQ2MTI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 17]  
上述的方法同样适合于从WGS-84直接转换为地方坐标，关键是确定好投影参数的X,Y常数

# 3 参数计算工具下载地址 #

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http://download.csdn.net/source/3353584

# 4 相关阅读 #

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> **地方局部坐标系与WGS84坐标系的转换方法研究**  
> https://wenku.baidu.com/view/f2dc2726482fb4daa58d4b8e.html  
> **WGS-84大地坐标系与地方坐标系之间的坐标换算**  
> http://www.rf-gsm.com/news/GPS/789.html

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