浅谈北京54坐标到西安80坐标的转换方法

李良金

摘要：本文首先阐述了北京54坐标转换至西安80坐标的意义，介绍了北京54坐标转换至西安80坐标的实现过程及其方法。最后探讨了北京54坐标转换至西安80坐标在实际生产中的应用。

关键词：北京54坐标；西安80坐标；转换

Abstract: this paper first expounded Beijing 54 coordinate transformation to xi 'an 80 coordinates of significance, and introduces the Beijing 54 coordinate transformation to the realization of xian 80 coordinates process and its methods. Finally, the paper discusses the Beijing 54 coordinate transformation to xi 'an 80 coordinates in the practical application.

Keywords: Beijing 54 coordinate; Xi 'an 80 coordinate; conversion

中图分类号：P226+.3 文献标识码：A 文章编号

0 引 言

1954年北京坐标系是我国20世纪50年代为满足测绘工作的急需从前苏联1942普尔科沃坐标系传算过来的，采用克拉索夫斯基椭球体。该坐标系有以下缺点：椭球参数误差较大、定位偏斜大、定向不明确及没有进行整体平差。这使得它不能满足现代大地测量和有关科学发展的需要。为此，1980年我国建立了比北京54坐标系更为科学、严密的西安80坐标系。40年来我国完成大量的基于54坐标系的测绘成果，这些成果对国民经济建设具有重要的使用价值。可以预见，在未来的一段时间内，北京54坐标系还不能完全退出历史舞台，但会逐步的转换为更加严密的西安80坐标系。因此，研究北京54和西安80坐标系的相互转换，使原有的测绘成果能在新坐标系下使用，从而实现坐标系的平稳过渡，在现阶段具有重要的实用意义。

1 北京54和西安80坐标系简述

北京54坐标系是以苏联1942年普尔科沃坐标系的坐标为起算数据，平差我国东北及东部地区一等锁传算得到的坐标系。54坐标系的高程异常是以苏联1955年大地水准面重新平差结果为起算值，按我国天文水准路线推算出来的；大地点高程是以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准的。北京54坐标系采用克拉索夫斯基椭球参数，其长半径a为6387245m，偏心率为1/298.3。由于该坐标系的椭球参数误差较大、定位偏斜大、定向不明确以及没有进行整体平差等缺点，已经难以适应现代化建设的需要。

1978年，我国对全国天文大地网施行整体平差，建立了1980年国家大地坐标系统（西安80坐标系）。西安80坐标系采用了既含几何参数又含物理参数的4个椭球基本参数；大地原点位于我国中部的陕西省泾阳县永乐镇；大地点高程是以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准的正常高系统；椭球短轴平行于有地球质心指向我国确定的地极原点JYD1968.0方向；起始大地子午面平行于我国定义的起始天文子午面；椭球面与似大地水准面在我国地域最为密合。西安80坐标系采用IAG 75椭球参数，其长半径a为6378140m，偏心率为1/298.257。

西安80坐标系完全符合建立经典参心大地坐标系的原理。椭球参数的个数合理、数值准确，椭球面与大地水准面获得了较好的密合，全国范围的平均差值由1954年北京坐标系的29m减小至10m，全国多数地区在15m以内。

2北京54至西安80坐标系的转换方法

从理论上讲，以较精密的方法实现两个不同坐标系的转换可利用坐标系转换七参数法或坐标转换多项式法，具体的转换步骤如下：

（1）根据采用的转换模型（如布尔莎模型），采集足够的待转换区域内共轭点（同时具有北京54和西安80两个坐标系坐标的同名点）坐标；

（2）将所有共轭点的北京54平面直角坐标（，）化算为大地坐标（，）；

（3）顾及水准高后将三维大地坐标（，，）按椭球参数化算为北京54椭球基准下的三维直角坐标（，，）；

(4) 根据共轭点空间直角坐标求转换七参数或多项式拟合系数，并进行坐標转换，由转换前的三维直角坐标（，，）求得西安80椭球基准下的三维直角坐标（，，）；

(5) 将转换后的三维直角坐标（，，）化算为80坐标系基准下的大地坐标（，，）；

(6) 引入基于高程异常值，由水准高求得大地高；

(7) 用大地高H代替第四步中获取的高程；

(8) 根据高斯反算公式，由大地坐标（，，）计算西安80平面坐标（，）。

以上即为北京54至西安80的严密坐标转换方法。在实际工作中，由于共轭点的个数不够或精度要求不高等情况，也可采用四参数或三参数法进行坐标转换。

3北京54转换至西安80坐标系的具体应用

由于西安80坐标系更加严密，在当前的测量工作中，会经常要求提交西安80的测绘成果（如地形图、低等级的控制点等），而我国以往的控制点坐标都是北京54坐标，所以需要进行北京54到西安80坐标系的转换工作。基于上述原理，我们可选用一款坐标转换软件（如Coord4.0、南方平差易PA2005等），按照以上转换流程，现根据共轭点计算转换参数，然后根据转换参数进行北京54坐标到西安80坐标的转换，得到其余控制点或图根点的80坐标。

在实际工作中，常常会遇到大比例尺地图不同坐标系下坐标的转换（如已有北京54坐标的CAD地形图，需要得到同区域的西安80坐标的CAD地形图）。这种情况下，利用共轭点坐标只需做简单的图形平移、旋转、缩放操作即可实现不同坐标系的转换。此法也有学者称为CAD图形法。

参考文献：

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