基于AutoCAD的動態(tài)坐標轉換的快速實現(xiàn)

蘇鐵柱，宋奇海，王見兵

(1.湖南省勘察測繪院，湖南株洲412007;2.南京農業(yè)大學，江蘇南京210095)

基于AutoCAD的動態(tài)坐標轉換的快速實現(xiàn)

蘇鐵柱1，宋奇海2，王見兵1

(1.湖南省勘察測繪院，湖南株洲412007;2.南京農業(yè)大學，江蘇南京210095)

在AutoCAD制圖軟件中，如何快速展示電子地圖的大地坐標，是一個亟須解決的問題。通過對坐標正反算和AutoCAD制圖技術的疊加運用，以數(shù)字珠海電力為例，詳細說明基于AutoCAD動態(tài)坐標轉換的快速實現(xiàn)。

AutoCAD;大地坐標;迭代算法;VBA編程

坐標是空間實體的位置描述，坐標轉換是從一種坐標系統(tǒng)變換到另一種坐標系統(tǒng)的過程，通過建立兩個坐標系統(tǒng)之間的一一對應關系來實現(xiàn)。筆者所在單位承擔了珠海電網的定位測量，需要提交90珠海坐標系(AutoCAD DWG圖形)和WGS-84坐標系(地理坐標)下的兩套成果。按以往坐標轉換，工作量非常大且容易出錯。通過開發(fā)坐標轉換軟件掛接在AutoCAD程序中，實現(xiàn)了在90珠海坐標系地形圖中用鼠標捕捉任意一點，馬上顯示90珠海坐標系X、Y值和WGS-84坐標系經緯度的功能。實現(xiàn)了在一套地形圖上同時體現(xiàn)兩套坐標成果的功能。

一、引 言

坐標轉換的過程就是轉換參數(shù)的求解過程。常用方法有三參數(shù)法、四參數(shù)法和七參數(shù)法。

1.大地坐標(B，L，H)到平面直角

坐標(X，Y，Z)的轉換

常規(guī)坐標轉換時，首先確定轉換參數(shù)，即橢球參數(shù)，分帶標準(1.5°、3°、6°帶等)和中央子午線的經度。其中，橢球參數(shù)就是指平面直角坐標系采用什么樣的橢球基準，對應有不同的長短軸及扁率。一般工程中3°帶應用的較為廣泛。對于中央子午線的確定有兩種方法：①取平面直角坐標系中Y坐標的前兩位數(shù)乘以3，即可得到對應的中央子午線的經度，如X=3 250 212 m，Y=395 121 123 m，則中央子午線的經度=39×3°=117°;②根據(jù)大地坐標經度，如經度是在155.5°～185.5°之間，那么對應的中央子午線經度=(155.5+185.5)÷2=117°，其他情況可以據(jù)此3°帶類推。

另外一些工程采用自身特殊的分帶標準，則對應的參數(shù)確定不在上述之列。確定參數(shù)之后，可以用軟件進行轉換。

2.1954 北京坐標系、1980西安坐標系

和WGS-84坐標系的相互轉換

這三個坐標系統(tǒng)是當前國內較為常用的，均采用不同的橢球基準，基本系數(shù)見表1。

表1

由于采用的橢球基準不同及投影的局限性，全國各地并不存在一致的轉換參數(shù)。這種轉換由于工作量大，條件許可時，一般都采用GPS聯(lián)測已知點，應用GPS軟件自動完成坐標轉換。若條件不許可，且有足夠的重合點，也可以進行人工解算。詳細方法見第3節(jié)。

3.任意兩空間坐標系的轉換

由于測量坐標系和施工坐標系采用不同的標準，要進行精確轉換，必須知道3個以上重合點(即在兩個坐標系中坐標均為已知)，采用布爾莎模型進行求解。

其中，m為尺度比參數(shù);εx、εy、εz為旋轉參數(shù);ΔX0、ΔY0、ΔZ0為平移參數(shù)。

解算這7個參數(shù)，至少要用到3個已知點，采用間接平差模型進行解算。

解得七參數(shù)后，利用布爾莎公式就可以進行未知點的坐標轉換了，每輸入一組坐標值，就能求出它在新坐標系中的坐標。但是要想GPS觀測成果用于工程或者測繪，還需要將地方直角坐標轉換為大地坐標，最后還要轉換為平面高斯坐標。

4.空間直角坐標到大地坐標的轉換

由文獻［1］可知

根據(jù)式(2)，通過解方程計算大地經度L、緯度B和大地高H(點沿法線到橢球面的距離)，但整個計算方法比較復雜，通常采用迭代法，具體公式如下

二、技術路線

90珠海坐標系屬地方直角坐標系，中央子午線113°21'，采用3°帶高斯投影，地球的橢球參數(shù)與1980西安坐標系一致。

首先開發(fā)坐標轉換軟件，掛接到AutoCAD程序中，打開90珠海坐標系AutoCAD圖，用鼠標捕捉地形圖上任意點，立即顯示90珠海坐標X、Y值和WGS-84經緯度坐標值。成果精確到毫米并自動填入設計好的Excel表格中。技術框圖如圖1所示。

三、程序實現(xiàn)

AutoCAD支持多種形式的編程，比較常見的是AutoLisp、AutoCAD VBA和ObjectARX。針對坐標轉換程序的功能單一和復雜度不大的情況，考慮采用AutoCAD VBA編程實現(xiàn)。

圖1

程序基本代碼和基本計算流程如下：

四、應用實例

筆者所在單位于2009年10月—12月承擔了珠海市香洲和金灣兩個區(qū)中壓電網的定位測量，采集中壓電網部件點123 696個、線路總長3 215.433 km，采用廣州南方測繪儀器公司開發(fā)的CASS7.0數(shù)字化測繪軟件編輯生成90珠海坐標系電網圖，按實際情況編輯連接方式等。使用開發(fā)的坐標轉換軟件掛接在AutoCAD程序中，打開90珠海坐標系電網圖(DWG格式)，用鼠標點擊各測點，自動計算出各測點的90珠海坐標系平面坐標和WGS-84坐標成果。并自動填入《珠海市中低壓電網部件測量成果表》中，最終提交了90珠海坐標和WGS-84經緯度兩套坐標成果。

五、結束語

本文采用自主開發(fā)的坐標轉換軟件，實現(xiàn)了在一套地形圖上同時展現(xiàn)兩套坐標成果，并能自動填入到《珠海市中低壓電網部件測量成果表》等功能，大大降低了勞動強度，工作效率得到了較大提高。坐標成果精度達到了厘米級，具有較高的應用價值。

［1］ 孔祥元，郭際明.控制測量學［M］.3版.武漢：武漢大學出版社，2007.

［2］ 武漢大學測繪學院測量平差學科組.誤差理論與測量平差基礎［M］.武漢：武漢大學出版社，2004.

［3］ 趙長勝.勒讓德級數(shù)計算大地坐標主題反解的迭代算法［J］.測繪通報，2004(8)：7-8.

Quick Achievement of Dynamic Coordinate Conversion Based on AutoCAD

SU Tiezhu，SONG Qihai，WANG Jianbing

0494-0911(2010)11-0046-02

P282.2

B

2010-07-22

蘇鐵柱(1956—)，男，湖南茶陵人，高級工程師，主要從事測繪應用技術研究。