工程測量中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換相關(guān)問題解析

李慧

摘 要：建筑工程施工前工程測量工作，是確保建筑施工順利進(jìn)行的前提。工程測量的準(zhǔn)確性對工程整體的施工具有非常重要的作用，在工程測量中，存在較多因素導(dǎo)致測量結(jié)構(gòu)出現(xiàn)偏差，造成施工問題。因此在測量過程中應(yīng)注意導(dǎo)致測量誤差的影響因素，并通過具體工程的特點(diǎn)提出有效的解決措施。

關(guān)鍵詞：工程測量；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；探討

在工程測量過程中，經(jīng)常需要進(jìn)行坐標(biāo)相對應(yīng)的轉(zhuǎn)換，特別對于一些具有數(shù)據(jù)的坐標(biāo)和國家數(shù)據(jù)坐標(biāo)相互轉(zhuǎn)換操作。在進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程中，由于具體工程不同所導(dǎo)致的坐標(biāo)的要求不同，為了能夠更好的做好數(shù)據(jù)的測量要求，達(dá)到我們測量的精準(zhǔn)性，對坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作許在測量前進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 地理坐標(biāo)與直角坐標(biāo)的換算

在進(jìn)行工程進(jìn)行測量之前，首先需要考慮整個(gè)工程地理環(huán)境和建筑位置的經(jīng)緯度，對建筑工程位置進(jìn)行準(zhǔn)確的坐標(biāo)定位，并對大地坐標(biāo)進(jìn)行全面的分析。一般情況下傳統(tǒng)坐標(biāo)和大地坐標(biāo)間不會較大差別。都是通過數(shù)學(xué)中涉及的空間坐標(biāo)體系實(shí)施的。并且大地坐標(biāo)和直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)，在使用相對應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式同時(shí)，還應(yīng)注意地球軸心的變化的影響，從而達(dá)到工程測量的準(zhǔn)確性。高斯平面坐標(biāo)和二維大地坐標(biāo)之間的也應(yīng)提前建立換算模式，確保后期測量順利進(jìn)行。

隨著改革技術(shù)不斷的發(fā)展，GPS技術(shù)可以有效的提高測量的精確度，與其他的技術(shù)相比具有一定的優(yōu)勢，GPS技術(shù)具有，精確度高，主動性強(qiáng)，效率較高等特點(diǎn)。近年來工程測量不斷的提高了對準(zhǔn)確度要求，利用GPS技術(shù)可以滿足工程對于圖片測量的要求，同時(shí)也很大程度的減少了技術(shù)本身對高空控制工作的依賴，可以有效的減少高空作業(yè)工作強(qiáng)度，縮短坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換周期，降低了轉(zhuǎn)換的成本，提高了轉(zhuǎn)變的效力。

2 三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

工程進(jìn)行測量中，高程基準(zhǔn)和高程投影是兩個(gè)重要的環(huán)節(jié)，然而在進(jìn)行高程投影過程中，坐標(biāo)系很容易發(fā)生偏移，因此在換算高程投影坐標(biāo)時(shí)需要考慮坐標(biāo)偏移的因素，并且具體計(jì)算過程中要合理推算。這個(gè)合理推算的過程就是需要涉及到三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。三維坐標(biāo)系中包含空間直角坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系，要滿足三維坐標(biāo)之間的相互轉(zhuǎn)換，還需要對這兩者之間進(jìn)行有效的分析。

2.1 空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換

空間直角坐標(biāo)系是三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中最常見的，對坐標(biāo)的位置進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，需要相關(guān)人員進(jìn)行有效的處理，常見的空間直角坐標(biāo)系過程中，主要使用7個(gè)參數(shù)（三個(gè)平移參數(shù)、三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)、一個(gè)縮放參數(shù)）進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換。當(dāng)建筑物物體發(fā)生位移和方位發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)，需要采用平移參數(shù)和旋轉(zhuǎn)參數(shù)?？s放參數(shù)主要應(yīng)該與高程投影時(shí)使用。在具體的空間參數(shù)轉(zhuǎn)換過程中，7個(gè)基礎(chǔ)參數(shù)之間的模擬轉(zhuǎn)換應(yīng)按照相應(yīng)的公式進(jìn)行換算。同時(shí)在實(shí)際操作過程中我們可以發(fā)現(xiàn)，在對空間直角坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，結(jié)果基本上都是非線性的，這就增大了測量難度，因此在具體實(shí)際操作時(shí)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)參數(shù)微小角度測量時(shí)，我們一般運(yùn)用簡化算法。

2.2 大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與空間直角坐標(biāo)系類似，也主要采用7個(gè)參數(shù)，只是難度有些增大，比如縮放參數(shù)需要轉(zhuǎn)換為尺度參數(shù)，還需要增加2個(gè)橢球變化參數(shù)。同時(shí)還需要增加使用4個(gè)公共點(diǎn)。以上原因?qū)е麓蟮刈鴺?biāo)轉(zhuǎn)換在實(shí)踐應(yīng)用中使用較少。

3 二維坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換

3.1 國家坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換

我國國家坐標(biāo)系是，西安80坐標(biāo)系和北京54坐標(biāo)系，在實(shí)際工程測量工作中，經(jīng)常需要對2者之間進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。主要涉及控制點(diǎn)轉(zhuǎn)換、原始觀測資料轉(zhuǎn)換，地形圖的變更和處理等。西安80坐標(biāo)系采用的是1975地球橢球參數(shù)采用了IAG，而北京54坐標(biāo)系采用的克拉索夫斯基橢球（克氏橢球），兩者的坐標(biāo)系定向是不同的。實(shí)際測量過程中我們經(jīng)常會遇到，已知北京54坐標(biāo)系下某位置的坐標(biāo)，需要計(jì)算在西安80坐標(biāo)系下的坐標(biāo)時(shí)，首先應(yīng)該先計(jì)算該地出西安80坐標(biāo)系中的大地坐標(biāo)，運(yùn)用高斯投影正算公式計(jì)算出該地在西安80坐標(biāo)的直角坐標(biāo)。

這種方法一般只針對坐標(biāo)體系橢球體參數(shù)和定位的改變發(fā)生影響，沒有對兩個(gè)不同的坐標(biāo)大地位置之間的差別進(jìn)行分析，也就是的西安80坐標(biāo)體系整體平差結(jié)果，對于北京54坐標(biāo)體系主要就是存在部分平差的效果。因此只適用于與公共點(diǎn)少或者沒有公共點(diǎn)的區(qū)域。

3.2 近似變換

3.2.1 相似變換法

四參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換適合小區(qū)域平面直角坐標(biāo)的換算，也就是對大地位置比較平行的直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，特點(diǎn)是對新舊坐標(biāo)的幾何形狀不變，但是對于公共點(diǎn)會存在一定的間隙，就會認(rèn)為坐標(biāo)之間會存在不穩(wěn)定的特點(diǎn)，對于系統(tǒng)設(shè)置的設(shè)備進(jìn)行分析的時(shí)候，非公共點(diǎn)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換方式：（1）計(jì)算公共點(diǎn)i轉(zhuǎn)換值的改正數(shù)Vi，Vi=已知值-轉(zhuǎn)換值，公共點(diǎn)的坐標(biāo)仍采納已知值。（2）計(jì)算非公共點(diǎn)j的改負(fù)數(shù)Vj，并對其進(jìn)行相應(yīng)修改。

3.2.2 拓?fù)渥儞Q法

當(dāng)我們采用二階多項(xiàng)式時(shí)，一般具有12個(gè)特定系統(tǒng)，主要就是運(yùn)用的6個(gè)公共點(diǎn)求解，其余的點(diǎn)也就是新坐標(biāo)方式的計(jì)算，對于這種公共點(diǎn)采用6個(gè)，一般可以運(yùn)用最小二乘計(jì)算，這時(shí)候?qū)@兩個(gè)點(diǎn)之間也就會存在空隙，很多都會滿足間隙平方之間的最小。在對計(jì)算方式進(jìn)行分析的時(shí)候大多數(shù)的焦點(diǎn)都會存在很多的數(shù)據(jù)模塊，拓?fù)渥兏锬Ｗ雍喡?，參?shù)的實(shí)際效果就是保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，在對較小的設(shè)置的時(shí)候，對大眾數(shù)量的要求較高，最佳全部的轉(zhuǎn)換要求。

3.3 工程坐標(biāo)系與國家坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換

國家坐標(biāo)系統(tǒng)主要就是將測量的高空邊長歸納到橢球面，然而在國家進(jìn)行分帶處理的中間線的投射中，很多的工程坐標(biāo)體系為了控制投射的形態(tài)，一般都會將較高的測量技術(shù)有效的運(yùn)用在上面，通過測量區(qū)之間的分析，設(shè)置好測量的中間子午線進(jìn)行高斯投影。只管這類工程坐標(biāo)系常以一個(gè)國家坐標(biāo)點(diǎn)和一個(gè)方位角作為起算基準(zhǔn)，但在工程坐標(biāo)系下，點(diǎn)的坐標(biāo)與國家坐標(biāo)系下的也不一致。

4 結(jié)束語

綜上所述，在測量中想要保證測量的結(jié)果的準(zhǔn)確性，也就需要在其中相應(yīng)的坐標(biāo)體系進(jìn)行有效的測量，但是由于工程測量在對坐標(biāo)系統(tǒng)自身存在的穩(wěn)定程度的要求，再測量的時(shí)候存在很多的問題，也就需要對坐標(biāo)進(jìn)行合理的轉(zhuǎn)換。

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