基于AutoCAD的动态坐标转换的快速实现

2010-09-28苏铁柱宋奇海王见兵

测绘通报 2010年11期

关键词：经度子午线椭球

苏铁柱，宋奇海，王见兵

(1.湖南省勘察测绘院，湖南株洲412007;2.南京农业大学，江苏南京210095)

基于AutoCAD的动态坐标转换的快速实现

苏铁柱1，宋奇海2，王见兵1

(1.湖南省勘察测绘院，湖南株洲412007;2.南京农业大学，江苏南京210095)

在AutoCAD制图软件中，如何快速展示电子地图的大地坐标，是一个亟须解决的问题。通过对坐标正反算和AutoCAD制图技术的叠加运用，以数字珠海电力为例，详细说明基于AutoCAD动态坐标转换的快速实现。

AutoCAD;大地坐标;迭代算法;VBA编程

坐标是空间实体的位置描述，坐标转换是从一种坐标系统变换到另一种坐标系统的过程，通过建立两个坐标系统之间的一一对应关系来实现。笔者所在单位承担了珠海电网的定位测量，需要提交90珠海坐标系(AutoCAD DWG图形)和WGS-84坐标系(地理坐标)下的两套成果。按以往坐标转换，工作量非常大且容易出错。通过开发坐标转换软件挂接在AutoCAD程序中，实现了在90珠海坐标系地形图中用鼠标捕捉任意一点，马上显示90珠海坐标系X、Y值和WGS-84坐标系经纬度的功能。实现了在一套地形图上同时体现两套坐标成果的功能。

一、引言

坐标转换的过程就是转换参数的求解过程。常用方法有三参数法、四参数法和七参数法。

1.大地坐标(B，L，H)到平面直角

坐标(X，Y，Z)的转换

常规坐标转换时，首先确定转换参数，即椭球参数，分带标准(1.5°、3°、6°带等)和中央子午线的经度。其中，椭球参数就是指平面直角坐标系采用什么样的椭球基准，对应有不同的长短轴及扁率。一般工程中3°带应用的较为广泛。对于中央子午线的确定有两种方法：①取平面直角坐标系中Y坐标的前两位数乘以3，即可得到对应的中央子午线的经度，如X=3 250 212 m，Y=395 121 123 m，则中央子午线的经度=39×3°=117°;②根据大地坐标经度，如经度是在155.5°～185.5°之间，那么对应的中央子午线经度=(155.5+185.5)÷2=117°，其他情况可以据此3°带类推。

另外一些工程采用自身特殊的分带标准，则对应的参数确定不在上述之列。确定参数之后，可以用软件进行转换。

2.1954 北京坐标系、1980西安坐标系

和WGS-84坐标系的相互转换

这三个坐标系统是当前国内较为常用的，均采用不同的椭球基准，基本系数见表1。

表1

由于采用的椭球基准不同及投影的局限性，全国各地并不存在一致的转换参数。这种转换由于工作量大，条件许可时，一般都采用GPS联测已知点，应用GPS软件自动完成坐标转换。若条件不许可，且有足够的重合点，也可以进行人工解算。详细方法见第3节。

3.任意两空间坐标系的转换

由于测量坐标系和施工坐标系采用不同的标准，要进行精确转换，必须知道3个以上重合点(即在两个坐标系中坐标均为已知)，采用布尔莎模型进行求解。

其中，m为尺度比参数;εx、εy、εz为旋转参数;ΔX0、ΔY0、ΔZ0为平移参数。

解算这7个参数，至少要用到3个已知点，采用间接平差模型进行解算。

解得七参数后，利用布尔莎公式就可以进行未知点的坐标转换了，每输入一组坐标值，就能求出它在新坐标系中的坐标。但是要想GPS观测成果用于工程或者测绘，还需要将地方直角坐标转换为大地坐标，最后还要转换为平面高斯坐标。

4.空间直角坐标到大地坐标的转换

由文献［1］可知

根据式(2)，通过解方程计算大地经度L、纬度B和大地高H(点沿法线到椭球面的距离)，但整个计算方法比较复杂，通常采用迭代法，具体公式如下

二、技术路线

90珠海坐标系属地方直角坐标系，中央子午线113°21'，采用3°带高斯投影，地球的椭球参数与1980西安坐标系一致。

首先开发坐标转换软件，挂接到AutoCAD程序中，打开90珠海坐标系AutoCAD图，用鼠标捕捉地形图上任意点，立即显示90珠海坐标X、Y值和WGS-84经纬度坐标值。成果精确到毫米并自动填入设计好的Excel表格中。技术框图如图1所示。

三、程序实现

AutoCAD支持多种形式的编程，比较常见的是AutoLisp、AutoCAD VBA和ObjectARX。针对坐标转换程序的功能单一和复杂度不大的情况，考虑采用AutoCAD VBA编程实现。

图1

程序基本代码和基本计算流程如下：

四、应用实例

笔者所在单位于2009年10月—12月承担了珠海市香洲和金湾两个区中压电网的定位测量，采集中压电网部件点123 696个、线路总长3 215.433 km，采用广州南方测绘仪器公司开发的CASS7.0数字化测绘软件编辑生成90珠海坐标系电网图，按实际情况编辑连接方式等。使用开发的坐标转换软件挂接在AutoCAD程序中，打开90珠海坐标系电网图(DWG格式)，用鼠标点击各测点，自动计算出各测点的90珠海坐标系平面坐标和WGS-84坐标成果。并自动填入《珠海市中低压电网部件测量成果表》中，最终提交了90珠海坐标和WGS-84经纬度两套坐标成果。