小范圍地形圖坐標系轉(zhuǎn)換方法探討

陳彬，盧立

(宜昌市測繪大隊，湖北宜昌 443000)

小范圍地形圖坐標系轉(zhuǎn)換方法探討

陳彬?，盧立

(宜昌市測繪大隊，湖北宜昌 443000)

日常的測繪工作中，往往會遇到地形圖坐標系不一致的問題，本文首先闡述了常用的一些坐標系轉(zhuǎn)換方法；然后結合宜昌市某個涉及地形圖坐標系轉(zhuǎn)換的項目介紹了一種使用EPS進行地形圖轉(zhuǎn)換的方法，該方法能夠很好地對DWG格式地形圖和EDB格式地形圖進行坐標系轉(zhuǎn)換；最后通對地形圖中點、線、面要素的轉(zhuǎn)換精度進行了分析和比較。

坐標系；坐標轉(zhuǎn)換；地形圖

1 引 言

隨著測繪行業(yè)技術的發(fā)展，地形圖數(shù)字化程度越來越高，但不同部門使用地形圖的坐標系統(tǒng)并不統(tǒng)一。目前廣泛使用的有:1954年北京(簡稱北京54)坐標系、1980西安(簡稱西安80)坐標系、地方獨立坐標系，也有部分單位使用WGS-84坐標系以及經(jīng)國務院批準自2008年7月1日開始使用的CGCS2000國家大地坐標系。坐標系統(tǒng)的不一致，給部門之間地理信息數(shù)據(jù)共享帶來很多問題，往往不同部門之間的地圖數(shù)據(jù)還需要進行坐標系轉(zhuǎn)換之后才能使用。因此，在日常工作中經(jīng)常會遇到坐標系轉(zhuǎn)換的問題。

2 坐標轉(zhuǎn)換方法

2.1 常用坐標轉(zhuǎn)換方法

通常使用的北京54坐標系、西安80坐標系、地方獨立坐標系屬于參心坐標系統(tǒng)，是采用傳統(tǒng)地面測量技術建立起來的；WGS-84坐標系、CGCS2000國家大地坐標系屬于地心坐標系統(tǒng)。根據(jù)要轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的源坐標系和目標坐標系的不同，應選擇合適的轉(zhuǎn)換方法來進行坐標系轉(zhuǎn)換。

北京54坐標系與西安80坐標系之間的坐標轉(zhuǎn)換一般采用四參數(shù)的方法，而北京54坐標系或西安80坐標系與WGS-84坐標系或CGCS2000國家大地坐標系之間的坐標轉(zhuǎn)換一般采用七參數(shù)的方法[1，2]。

2.2 地形圖坐標轉(zhuǎn)換方法

目前許多軟件都提供有坐標系轉(zhuǎn)換的工具，例如: ArcGIS、MapGIS、EPS等，地方上地形圖一般是以DWG格式存儲的，也有很多人在CAD基礎上進行開發(fā)對地形圖進行坐標系轉(zhuǎn)換。

ArcGIS對地形圖進行坐標系轉(zhuǎn)換，需要已知轉(zhuǎn)換參數(shù)，要求地形圖為Shap格式數(shù)據(jù)，且是按圖層來對數(shù)據(jù)進行坐標系轉(zhuǎn)換，對于使用DWG格式存儲的地形圖數(shù)據(jù)進行坐標系轉(zhuǎn)換還需要對數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，比較繁瑣。

MapGIS中主要提供點數(shù)據(jù)的坐標系轉(zhuǎn)換，還不能進行線數(shù)據(jù)和面數(shù)據(jù)的坐標系轉(zhuǎn)換。

EPS對地形圖進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是全圖層數(shù)據(jù)批量轉(zhuǎn)換，需要已知轉(zhuǎn)換參數(shù)或同名點在源坐標系和目標坐標系的坐標，數(shù)據(jù)格式為EDB。

3 EPS中地形圖轉(zhuǎn)換方法

3.1 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

EPS中對地形圖進行坐標系轉(zhuǎn)換，如果是EDB數(shù)據(jù)，可以直接進行坐標系轉(zhuǎn)換，DWG數(shù)據(jù)就需要對數(shù)據(jù)格式進行轉(zhuǎn)換，通過編寫腳本對數(shù)據(jù)進行自動轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式。

DWG格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換EDB格式數(shù)據(jù)腳本:

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SSProcess.ClearSelection

SSProcess.ClearSelectCondition

End Sub

EDB格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換DWG格式數(shù)據(jù)腳本:

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3.2 地形圖坐標系轉(zhuǎn)換

EPS中地形圖轉(zhuǎn)換提供兩種方法:四/七參數(shù)轉(zhuǎn)換法、最小二乘法。如圖1、圖2所示。

圖1 四/七參數(shù)坐標轉(zhuǎn)換窗口

圖2 最小二乘法坐標轉(zhuǎn)換窗口

4 實 例

4.1 轉(zhuǎn)換地形圖概況

選取的需要進行坐標系轉(zhuǎn)換的地形圖面積為: 9.37 km2。源坐標系為北京54坐標系，中央子午線經(jīng)度為111°00′00″，投影面高程80m；目標坐標系為西安80坐標系，中央子午線經(jīng)度為111°45′00″，投影面高程0m。

4.2 轉(zhuǎn)換參數(shù)計算

通過實測得到圖幅范圍內(nèi)部及周邊的7個同名控制點坐標，如表1所示。

選取其中的3個同名控制點計算四參數(shù)，以另外4個同名控制點作為檢查點，剔除其中有問題的控制點，最后根據(jù)地形圖的圖形選取A11、A3、A8，3個同名點計算四參數(shù)。流程如圖3所示。

圖3 地形圖轉(zhuǎn)換流程

4.3 轉(zhuǎn)換精度分析

為了對轉(zhuǎn)換后的地形圖精度進行評定，分別通過對地形圖上轉(zhuǎn)換的點位、線狀地物、面狀地物分別做比較，得到地形圖轉(zhuǎn)換的精度。

其中，選取地形圖上轉(zhuǎn)換點的坐標與CORS測坐標進行比較，如表2所示。

地形圖點位轉(zhuǎn)換精度比較 表2

比較地形圖坐標轉(zhuǎn)換前后線狀地物長度，如表3所示。

地形圖線狀地物長度比較 表3

對地形圖中面狀地物的面積進行轉(zhuǎn)換見后的比較，如表4所示。

地形圖面狀地物面積比較 表4

5 結 論

通過上述的表2、表3、表4中對地形圖轉(zhuǎn)換的精度分析，可以看出，無論從點位坐標、保持圖形的正確行均能達到要求。雖然在對DWG格式地形圖轉(zhuǎn)換時，需要對數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，但能夠通過腳本全自動對數(shù)據(jù)格式進行轉(zhuǎn)換，提高了地形圖轉(zhuǎn)換的效率；且此方法比通過在CAD軟件上進行二次開發(fā)的工具轉(zhuǎn)換要可靠，很好保持了地形圖的原始狀態(tài)[3]。

[1] 施一民.現(xiàn)代大地控制測量[M].北京：測繪出版社，2003.

[2] 孔祥元，郭際明，劉宗泉.大地測量學基礎「M].武漢：武漢大學出版社，2001.

[3] 李征航，黃勁松.GPS測量與數(shù)據(jù)處理[M].北京：中華書局，2005.

[4] 邊少鋒，柴洪洲，金際航.大地坐標系與大地基準[M].北京：國防工業(yè)出版社，2005.

[5] 徐紹銓，張華海，楊志強等.GPS測量原理及應用[M].武漢：武漢大學出版社，2008.

[6] 孔祥元，郭際明.控制測量學[M].武漢：武漢大學出版社，2006.

[7] 李芳珍，徐倫輝.DXF文件格式及其外部接口的研究[J].軟件開發(fā)與應用，2008，27(7)：83～85.

Discussion on the Small-scale Topographic M ap Coordinate System Conversion M ethod

Chen Bin，Lu Li
(Yichang Surveying and Mapping Detachment，Yichang 443000，China)

Day-to-day work of surveying and mapping，often encounter the problem of inconsistent topographic map coordinate system，the paper first describes the common coordinate system conversion method；then combined Yichang City，a topographic map coordinate system conversion project involves a useEPS topographic map conversion method DWG format topographic maps and EDB format topographic map coordinate system conversion；Finally，through analysis and conversion accuracy of themidpoint of the topographic map，line，surface elements.

coordinate system；coordinate transformation；topographicmaps

1672-8262(2013)03-134-03

P226+.3

B

2012—10—22

陳彬(1962—)，男，高級工程師，長期從事城市規(guī)劃測量、工程測量工作。