1：2000不同坐標系的地形圖轉(zhuǎn)換思考

 1 GPS測量中的坐標系
1.1 WGS-84坐標系
WGS-84坐標系最初是由美國國防部根據(jù)TRANSIT導航衛(wèi)星系統(tǒng)的多普勒觀測數(shù)據(jù)所建立的，由于GPS在民用上的發(fā)展，于是WGS-84坐標系慢慢成為GPS在民用發(fā)展上的主流坐標系，從1987年1月WGS-84坐標系開始作為GPS所發(fā)布的星歷參考基準。 WGS-84坐標系統(tǒng)的英文名字為World Geodical System-84漢譯為世界大地坐標系-84，一個協(xié)議地球參考系CTS。
WGS-84是通過一個分布在全球的GPS跟蹤站的坐標來實現(xiàn)的。起初GPS跟蹤站的坐標精度偏低為1～2m，跟國地球參考框架ITRF精度差了很多，于是為了WGS-84坐標系的系統(tǒng)精度，由美國國防制圖局將全球的GPS跟蹤站的數(shù)據(jù)連同IGS站的ITRF91數(shù)據(jù)共同處理，并利用IGS站在ITRF91框架的站坐標為固定值等一切措施，從而得到了更精確度WGS-84坐標，即WGS-84（G730），其中G代表GPS，730表示GPS周，就是第730周的第一天對應于1994年1月2日。慢慢地經(jīng)過幾年的更新，最終將WGS-84（G873）作為目前最流行的世界通用坐標系框架。
1.2 1954年北京坐標系
在中華人民共和國成立初期，由于要進行大量的民用建設，包括鐵路、公路、房屋等，于是在全國范圍內(nèi)就要開展正規(guī)的、全面的大地測量和測圖工作，迫切需要建立一個參心大地坐標系。但是，由于我國正處于發(fā)展的初期，只好采用克拉索夫斯基橢球參數(shù)，與前蘇聯(lián)在1942年進行坐標系的聯(lián)測，通過計算建立我國的第一個參心坐標系也就是大家所熟知的1954年北京坐標系。
1.3 1980西安坐標系
自從1954坐標系建立以來，隨著國家大地測量不斷發(fā)展，很多專家發(fā)現(xiàn)1954年北京坐標系漸漸地不能滿足我國當時的發(fā)展。因此，在1978年4月西安召開的全國天文大地網(wǎng)整天平差會議上，專家們紛紛表示需要建一個比1954年北京坐標系精度更高的，參考橢球更符合我國大地表面的坐標系，即1980西安坐標系。此坐標系由于用的參考橢球更符合我國的大地水準面并且進行了整體平差，坐標系精度上比1954北京坐標系更有利于我國的經(jīng)濟建設。
1.4 地方坐標系（任意獨立坐標系）
所謂地方坐標系，其實就是為了滿足個人、企業(yè)或者地方部門等他們的發(fā)展需求，必須建立的符合當?shù)厍闆r的坐標系，例如某某城市的坐標系、某某港口坐標系等，或我們自己為了測量方便而建立的局部地區(qū)坐標系，也可稱之為地方坐標系。
2 坐標系轉(zhuǎn)換
所謂的坐標系轉(zhuǎn)換其實就是為了滿足工程需要，將所測的地物、地貌的坐標系轉(zhuǎn)換成為我們需要的坐標系上，而每個坐標系都有自己的參數(shù)、參考橢球體，具體點就是參數(shù)與參數(shù)間、參考橢球體與參考橢球體間的轉(zhuǎn)換。
在工程實際中我最經(jīng)常用到的是不同空間直角坐標系的轉(zhuǎn)換。主要包括不同參心空間直角坐標系間的換算（如1954年北京坐標同1980年西安坐標系的轉(zhuǎn)換），也包括參心坐標系同地心坐標系的換算（如1954北京坐標或者1980西安坐標系同WGS_84世界坐標系的轉(zhuǎn)換）。
那如何轉(zhuǎn)換呢？自從1960年我國測繪專家進行了大量的研究并建立很多轉(zhuǎn)換的數(shù)學模型，其中我所熟知的就是布爾莎七參數(shù)轉(zhuǎn)換一般用于參心坐標系同地心坐標系的轉(zhuǎn)換。另外還有三參數(shù)、四參數(shù)、五參數(shù)等轉(zhuǎn)換，甚至最近由流行起來的九參數(shù)轉(zhuǎn)換。
所謂的布爾莎七參數(shù)轉(zhuǎn)換中的七參數(shù)包括三個平移參數(shù)、三個旋轉(zhuǎn)參數(shù)和一個尺度參數(shù)。公式如下（WGS-84坐標系到北京54坐標系的轉(zhuǎn)換）：
XBJ54=XWGS84+KXWGS84+Δx+YWGS84ξZ"/ρ"-ZWGS84ξY"/ρ"
YBJ54=YWGS84+KYWGS84+ΔY-XWGS84ξZ"/ρ"+ZWGS84ξX"/ρ"
ZBJ54=ZWGS84+KZWGS84+ΔZ+XWGS84ξY"/ρ"-ZWGS84ξX"/ρ"
同一坐標系統(tǒng)下坐標的表現(xiàn)形式也有很多種，每種形式代表著一種坐標系，而我們根據(jù)不同情況利用不同的坐標系。如空間直角坐標系（X，Y，Z）、平面直角坐標（X，Y）、大地坐標系（B，L）等。例如：將空間直角坐標系轉(zhuǎn)換成大地坐標系得到大地坐標（B，L），公式如下：
L=arctan（Y/X）
B=arctan{（Z+Ne2sinB）/（X2+Y2）0.5}
H=（X2+Y2）0.5sinB-N
3 坐標系轉(zhuǎn)換在實際中的應用
本文通過對云南省瀾滄縣南甸礦區(qū)鐵礦1：2000地形圖中北京54坐標系跟西安80坐標系的轉(zhuǎn)換進行深入的探討，講解了坐標系在實際地形測量中具體怎么操作與處理。
3.1 校準控制點坐標 首先，將已經(jīng)在北京54坐標系上用GPS校準過的KZD1跟KZD2，再將此兩點同GPS校準在西安80坐標系上。如表1和表2：
3.2 展點 其次，我們將分別通過南方CASS中繪圖處理展野外測量點點命令，將兩個坐標系下的坐標展到南方CASS軟件中，并將兩種坐標系下的控制點連起來。如圖1：
3.3 CASS軟件中坐標轉(zhuǎn)換的方法 在南方CASS軟件中將地形圖從北京54坐標系下轉(zhuǎn)到西安80坐標系下的方法一般有兩種：
①地物編輯中的測站改正：
此方法只需要在兩種坐標系下有兩個公共的特征點便可以將地形圖從北京54坐標系轉(zhuǎn)換到西安80坐標系中。
②地物編輯中的坐標轉(zhuǎn)換：
此方法能同時將多個公共點同時校準，使得從北京54坐標系的地形圖扭轉(zhuǎn)到西安80坐標系的地形圖更加的精準。
兩種方法各有優(yōu)缺點，在實地測量中我們應當要學會靈活運用。
3.4 坐標系的轉(zhuǎn)換 我們選用地物編輯中的坐標轉(zhuǎn)換將云南省瀾滄縣南甸礦區(qū)鐵礦1：2000地形圖從北京54坐標系轉(zhuǎn)換到西安80坐標系上。如圖2：
4 結(jié)論
通過本文敘述能夠方便大家在以后地形測量中對于地形圖坐標系的轉(zhuǎn)換能夠有重新的認識。并且，希望在以后實地的測量工作中，大家能靈活運用南方CASS軟件中這兩種實用的坐標轉(zhuǎn)換方法。