DOM和DEM不同坐标系统下坐标转换程序设计与实现

2014-11-24

江西测绘 2014年4期

（吉林省航测遥感院吉林长春 130051）

0 引言

20世纪50年代，为满足测绘工作的需要，我国采用了1954年北京坐标系。随着天文大地网布设任务的完成，通过天文大地网整体平差，20世纪80年代初我国又建立了1980 西安坐标系。1954 北京坐标系和1980 西安坐标系在我国的经济建设和国防建设中发挥了很大的作用。随着时间的推移，上述两个参心大地坐标系，已经不能适应空间技术发展，不能适应我国经济建设和国防建设的需要。因此，我国开始使用CGCS2000坐标系。在测绘与地理信息项目中，坐标系统的统一成为生产中的重要环节。

1 坐标系统分析

1.1 1954年北京坐标系

新中国成立以后，我国大地测量全面发展，测绘工作者在全国范围内开展了全面的大地测量工作，满足测绘工作的迫切需要，我国建立一个参心大地坐标系，采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过大量的计算，建立我国大地坐标系，称为1954年北京坐标系[1]。

1.2 西安80坐标系

1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980 西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985 国家高程基准）。[2]

1.3 2000 国家大地坐标系

CGCS2000 (China Geodetic Coordinate System 2000，CGCS2000)是（中国）2000 国家大地坐标系的缩写，该坐标系是通过中国GPS 连续运行基准站、空间大地控制网以及天文大地网与空间地网联合平差建立的地心大地坐标系统。2000（中国）国家大地坐标系以ITRF 97 参考框架为基准，参考框架历元为2000。

CGCS2000的参考椭球为一等位旋转椭球。等位椭球(或水准椭球)定义为其椭球面是一等位面的椭球。CGCS2000的参考椭球的几何中心与坐标系的原点重合，旋转轴与坐标系的z轴一致。参考椭球既是几何应用的参考面，又是地球表面上及空间正常重力场的参考面。

2 坐标转换方法选择

不同椭球之间的坐标转换不存在函数或一系列参数可以全球通用进行转化，即不同的椭球之间的转换是不严密的，因为定义的两个椭球体形状不同，例如CGCS2000坐标和北京54坐标之间不存在全国通用的转换参数，在每个地方都会不一样，就因为它们是用两个不同的椭球体描述的。

不同椭球体间的坐标转换比较好的方法是用七参数法，即计算X平移，Y平移，Z平移，X 旋转，Y旋转，Z 旋转，尺度变化K，要求得七参数就需要在一个地区需要3个以上的已知点。

如果区域范围不大或精度要求不高的项目中，两个最远点间的距离不大于30km(经验值)，比如一幅1万图或1幅5万图，可以用三参数，即X平移，Y平移，Z平移，而将X 旋转，Y 旋转，Z 旋转，尺度变化K 视为0，所以三参数只是七参数的一种特例，在实际应用中，我们一般采用黄海高程系或85 高程基准，不涉及Z平移，因此在项目中通常只需要找到两个坐标系下的同一个特征点，用两个坐标系下的坐标比较得到X 和Y的坐标差，用坐标差平移即可。

在项目应用中，可以向当地测绘主管部门，申请同一个三角点在不同坐标系下的X 和Y的坐标，利用坐标作为控制点。