工程測量中不同坐標(biāo)系變換與精度

張菁

摘 要：在實際開展工程測量工作的過程中，經(jīng)常面臨著一些坐標(biāo)系變換的情況，科學(xué)的分析精度，將能夠為后續(xù)開展相應(yīng)的測量工作，奠定堅實的基礎(chǔ)。通過一些循序漸進(jìn)的方法，將能夠有效促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的良好發(fā)展。本文主要是從坐標(biāo)系的類型和常見變換方法入手，針對工程測量中不同坐標(biāo)系變換與精度情況進(jìn)行全面細(xì)致分析和說明，并介紹了提升坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換精度的一些方式。

關(guān)鍵詞：工程測量;不同坐標(biāo)系;變換;精度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.095

1 前言

社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康增長，工程建設(shè)項目的數(shù)量不斷增多，同時工程項目建設(shè)的地理環(huán)境條件也愈加復(fù)雜，積極開展工程測量工作，對于有效開展工程項目建設(shè)施工，提升工程項目的建設(shè)質(zhì)量具有積極意義和作用。變換坐標(biāo)系，在日常的生產(chǎn)生活中并不常見，但是在一些高科技領(lǐng)域中的應(yīng)用程度十分高，積極控制好坐標(biāo)系的變換工作，加強精度分析工作，將能夠有效推動工程測繪等方面工作的順利開展。

2 坐標(biāo)系的類型和常見變換方法

根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)階段不同坐標(biāo)系變換的領(lǐng)域情況，能夠發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)常用的幾種方式包含了西安800、北京54、2000國家坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，大地坐標(biāo)對平面直角坐標(biāo)，任意兩個空間之間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換、十進(jìn)制角度和度、分、秒格式之間的互相轉(zhuǎn)換。這些坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，幾乎包含了國內(nèi)當(dāng)前工程測量的所有內(nèi)容，對于相關(guān)行業(yè)的良好發(fā)展具有積極意義和作用?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷更新和進(jìn)步，在這個方面出現(xiàn)了越來越多較為新型的方式，這都能夠為轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系工作提供良好的前提發(fā)展條件。

第一，針對大地坐標(biāo)對平面直角坐標(biāo)方法進(jìn)行分析和研究。首先，需要按照通用的方法，針對變換的參數(shù)進(jìn)行分析，一般情況下主要的參數(shù)包含了橢球參數(shù)、中央子午線的精度以及分帶標(biāo)準(zhǔn)等方面，其次，需要計算需要的參數(shù)數(shù)值，并將求得的參數(shù)輸入到相應(yīng)軟件之中，這樣在轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系的過程中，將能夠以最快的速度、較為準(zhǔn)確的實現(xiàn)目標(biāo)。

第二，針對北京54西安80以及2000國家坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換進(jìn)行分析。這種方式在實際應(yīng)用的過程中，采用的是地心坐標(biāo)系，通俗來說，就是將地球的質(zhì)心作為坐標(biāo)的原點，Z軸作為世界時間確定的地球極的方向，而X軸就是零子午面和赤道的交點，因而這三個坐標(biāo)系就有效構(gòu)成了右手坐標(biāo)系。實踐證明，這個系統(tǒng)在實際應(yīng)用的過程中，存在著較大的便捷性，并且使用的基準(zhǔn)是橢圓形的，與現(xiàn)階段國內(nèi)的使用原則存在著較大的相似性，因而在實際工程測量中的應(yīng)用程度較高[1]。

第三，針對任意兩空間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換進(jìn)行分析和研究。不同的坐標(biāo)系的標(biāo)準(zhǔn)、基準(zhǔn)都存在著一定的差異，但是也同樣存在著一些通用的標(biāo)準(zhǔn)，即是針對三個重合點進(jìn)行良好確定，在此基礎(chǔ)上采用布爾莎公式進(jìn)行求解，這樣將能夠直接確定出最終的坐標(biāo)系數(shù)據(jù)。

第四，針對十進(jìn)制坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換進(jìn)行分析和研究。十進(jìn)制方式在實際使用的過程中，將會面臨著較多的數(shù)據(jù)，并且這些數(shù)據(jù)在實際處理的過程中存在著一定的難度，想要充分發(fā)揮這種方式的優(yōu)勢，通常需要借助到一定的軟件，僅僅采用人工進(jìn)行操作的情況并不多見，將相關(guān)的數(shù)據(jù)輸入到軟件之中，通過軟件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將能夠提升坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換效果[2]。

3 對不同坐標(biāo)系變換的精度的測量

國內(nèi)常用的變換技術(shù)是GPS技術(shù)，這項技術(shù)在實際應(yīng)用的過程中，具有十分明顯的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在靈活性強、精度高、工作效率高的特點。當(dāng)前在國內(nèi)很多城市工程建設(shè)的測量和精確度計算工作的過程中，通過GPS技術(shù)發(fā)揮了積極的作用。GPS技術(shù)在應(yīng)用的過程中，不需要在空地地面開始測量，這樣就能夠有效降低對于地面控制工作的依賴性，相應(yīng)的減少了工作量和勞動量，同時還促進(jìn)時間成本得到了有效的降低[3]。與一些傳統(tǒng)的測量技術(shù)來說，GPS技術(shù)的應(yīng)用，將坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換周期進(jìn)行有效控制，促進(jìn)轉(zhuǎn)換工作的成本有效降低，有效提升坐標(biāo)系轉(zhuǎn)變效率，具有較高的精確性，但是從現(xiàn)階段的實際工程測量工作來說，受到現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)的限制，當(dāng)前的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換過程中還存在著一定的局限，無法保障精度，GPS技術(shù)本質(zhì)是一個衛(wèi)星定位系統(tǒng)，其自身技術(shù)影響到了精度準(zhǔn)確性到達(dá)極致的發(fā)揮，在實際應(yīng)用過程中，求解參數(shù)容易出現(xiàn)一些小誤差，并且針對三維坐標(biāo)來說，通常在尋找的過程中存在著較大難度。但是未來科學(xué)技術(shù)和定位技術(shù)的不斷更新，坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換技術(shù)的精度將能夠得到有效的提升[4]。

4 針對不同坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換精度進(jìn)行細(xì)致分析

近些年來，國內(nèi)工程測量領(lǐng)域中，主要采用的變換技術(shù)是GPS技術(shù)，其能夠有效應(yīng)當(dāng)前工程測量的一些常見情況。為了有效提升不同坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換精度，還需要積極采用切實有效的方式和手段。在同一個橢圓的坐標(biāo)系之中，開展相應(yīng)的精度轉(zhuǎn)換工作，將能夠在很大程度上保障其精確性，通常情況下，在一些不同橢圓的坐標(biāo)系間進(jìn)行轉(zhuǎn)換工作，所得到的數(shù)據(jù)是不夠嚴(yán)密的，產(chǎn)生這種情況的原因主要是這兩種坐標(biāo)系如果處在不同的橢圓體系之中，這時候在轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系，就只能從公共點出發(fā)，尋找到合適的位置，才能開展轉(zhuǎn)換工作，而這樣的結(jié)果并不能夠有效保證整個坐標(biāo)系中的每一個位置都處在良好的狀態(tài)中，保持較高的準(zhǔn)確性，通常情況下，這之間會存在一些具有較大偏差的坐標(biāo)點[5]。

比如說，針對北京54坐標(biāo)系和國家2000 坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換之后，所求解的參數(shù)本身存在著不夠準(zhǔn)確的情況，在這樣基礎(chǔ)上所得到的后續(xù)坐標(biāo)值肯定也是存在誤差的。這也就是日常工程測量中常見的一些坐標(biāo)點和實際位置情況存在著較大的相近效果，并不夠準(zhǔn)確的原因。針對這種情況，為了有效提升坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的精確性，需要積極采用良好的應(yīng)對方式。開展工程測量工作，需要尋找到多組數(shù)據(jù)，針對這些數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值進(jìn)行全面求解，得出對應(yīng)的參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上，尋找到不同坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，將坐標(biāo)值進(jìn)行綜合分析，得出其平均值，通過這種方法，將能夠最大限度的提升轉(zhuǎn)換參數(shù)的精確性。這種求平均值的方式，在眾多的工程測量環(huán)境中都能夠得到良好的效果，不僅不會影響到最終的測量結(jié)果，還能夠在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升轉(zhuǎn)換精度，這時候轉(zhuǎn)換工作之間存在著的差異可以達(dá)到忽略不計的程度。

5 工程測量過程中應(yīng)用坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的實例分析

在工程測量的過程中，積極采用坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的方式，將能夠有效提升坐標(biāo)監(jiān)測的準(zhǔn)確性和精度，使其能夠更好為開展相關(guān)的測量工作提供良好的前提數(shù)據(jù)支持。以公路測量為例，其和一般工程測量工作相比，存在著一定的特殊性。這是因為公路測量過程中，通常面臨的是長度較長但是地域狹窄的情況，針對公路進(jìn)行測量時通常寬度保持在幾百米的范圍內(nèi)，最長的也不超過幾千米，但是對于測量長度來說，則是需要根據(jù)實際情況，多則是幾百上千千米的情況，這就形成了狹窄的帶狀測量區(qū)域，要求較高的測量精度，才能夠提升線路的貫通效果，尤其是一些特殊的構(gòu)造物，比如說隧道和橋梁等方面，對于精度的要求較高，這樣就需要從公路勘察設(shè)計的實際情況，有效控制好工程的邊長、精度指標(biāo)和測量方法，選擇最佳的坐標(biāo)系統(tǒng)。同時還需要注意到的是，公路工程測量工作進(jìn)行中，需要面臨較多的山區(qū)和丘陵地帶，較大的地形起伏，在建立相應(yīng)的測量坐標(biāo)系的時候，會由于高程的變化和路線的長度，增加工作難度[6]。當(dāng)公路測量過程中面臨的高差較大、高程變化十分頻繁的話，就需要將路線按照長度和高程情況進(jìn)行劃分，分別開展相應(yīng)的投影工作，這樣會影響到后續(xù)的勘察設(shè)計工作和相應(yīng)的施工作業(yè)，對此需要積極采用切實有效的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換手段。積極選擇多個投影面，針對精度要求進(jìn)行良好的滿足，增加了工作量，對此，積極建立起公路測量的假定坐標(biāo)系，開展平差計算工作，針對檢測結(jié)果進(jìn)行全面檢查，并積極開展精度評定工作，保證坐標(biāo)設(shè)置的正確性，同時還需要從測量區(qū)域的實際情況出發(fā)，積極開展靈活性的布設(shè)工作，將測量計算工作的任務(wù)量進(jìn)行功能有效降低，降低勘察設(shè)計和施工放樣工作的難度[7]。

6 結(jié)束語

實際工程測量工作進(jìn)行過程中，不同類型的坐標(biāo)系進(jìn)行良好轉(zhuǎn)換，是一項十分重要的科學(xué)技術(shù)，其能夠直接影響到工程技術(shù)等領(lǐng)域的良好發(fā)展。針對不同坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換和精度情況進(jìn)行全面細(xì)致的分析和研究，主要是為了不斷提升坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的精度，使其能為開展各項工程測量工作提供良好的前提條件，更好的促進(jìn)國內(nèi)勘測工作整體水平的良好提升。

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作者簡介：張菁（1987-），女，天津人，本科，工程師，研究方向：工程測量。