工程測量中不同坐標系變換與精度

張菁

摘 要：在實際開展工程測量工作的過程中，經常面臨著一些坐標系變換的情況，科學的分析精度，將能夠為后續開展相應的測量工作，奠定堅實的基礎。通過一些循序漸進的方法，將能夠有效促進相關行業的良好發展。本文主要是從坐標系的類型和常見變換方法入手，針對工程測量中不同坐標系變換與精度情況進行全面細致分析和說明，并介紹了提升坐標系轉換精度的一些方式。

關鍵詞：工程測量;不同坐標系;變換;精度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.095

1 前言

社會經濟持續健康增長，工程建設項目的數量不斷增多，同時工程項目建設的地理環境條件也愈加復雜，積極開展工程測量工作，對于有效開展工程項目建設施工，提升工程項目的建設質量具有積極意義和作用。變換坐標系，在日常的生產生活中并不常見，但是在一些高科技領域中的應用程度十分高，積極控制好坐標系的變換工作，加強精度分析工作，將能夠有效推動工程測繪等方面工作的順利開展。

2 坐標系的類型和常見變換方法

根據國內現階段不同坐標系變換的領域情況，能夠發現，國內常用的幾種方式包含了西安800、北京54、2000國家坐標系之間的轉換，大地坐標對平面直角坐標，任意兩個空間之間坐標系的轉換、十進制角度和度、分、秒格式之間的互相轉換。這些坐標系之間的轉換，幾乎包含了國內當前工程測量的所有內容，對于相關行業的良好發展具有積極意義和作用。現代科學技術的不斷更新和進步，在這個方面出現了越來越多較為新型的方式，這都能夠為轉換坐標系工作提供良好的前提發展條件。

第一，針對大地坐標對平面直角坐標方法進行分析和研究。首先，需要按照通用的方法，針對變換的參數進行分析，一般情況下主要的參數包含了橢球參數、中央子午線的精度以及分帶標準等方面，其次，需要計算需要的參數數值，并將求得的參數輸入到相應軟件之中，這樣在轉換坐標系的過程中，將能夠以最快的速度、較為準確的實現目標。

第二，針對北京54西安80以及2000國家坐標系之間的轉換進行分析。這種方式在實際應用的過程中，采用的是地心坐標系，通俗來說，就是將地球的質心作為坐標的原點，Z軸作為世界時間確定的地球極的方向，而X軸就是零子午面和赤道的交點，因而這三個坐標系就有效構成了右手坐標系。實踐證明，這個系統在實際應用的過程中，存在著較大的便捷性，并且使用的基準是橢圓形的，與現階段國內的使用原則存在著較大的相似性，因而在實際工程測量中的應用程度較高[1]。

第三，針對任意兩空間坐標系的轉換進行分析和研究。不同的坐標系的標準、基準都存在著一定的差異，但是也同樣存在著一些通用的標準，即是針對三個重合點進行良好確定，在此基礎上采用布爾莎公式進行求解，這樣將能夠直接確定出最終的坐標系數據。

第四，針對十進制坐標系的轉換進行分析和研究。十進制方式在實際使用的過程中，將會面臨著較多的數據，并且這些數據在實際處理的過程中存在著一定的難度，想要充分發揮這種方式的優勢，通常需要借助到一定的軟件，僅僅采用人工進行操作的情況并不多見，將相關的數據輸入到軟件之中，通過軟件的數據轉換，將能夠提升坐標系的轉換效果[2]。

3 對不同坐標系變換的精度的測量

國內常用的變換技術是GPS技術，這項技術在實際應用的過程中，具有十分明顯的優勢，主要體現在靈活性強、精度高、工作效率高的特點。當前在國內很多城市工程建設的測量和精確度計算工作的過程中，通過GPS技術發揮了積極的作用。GPS技術在應用的過程中，不需要在空地地面開始測量，這樣就能夠有效降低對于地面控制工作的依賴性，相應的減少了工作量和勞動量，同時還促進時間成本得到了有效的降低[3]。與一些傳統的測量技術來說，GPS技術的應用，將坐標系的轉換周期進行有效控制，促進轉換工作的成本有效降低，有效提升坐標系轉變效率，具有較高的精確性，但是從現階段的實際工程測量工作來說，受到現有科學技術的限制，當前的坐標系轉換過程中還存在著一定的局限，無法保障精度，GPS技術本質是一個衛星定位系統，其自身技術影響到了精度準確性到達極致的發揮，在實際應用過程中，求解參數容易出現一些小誤差，并且針對三維坐標來說，通常在尋找的過程中存在著較大難度。但是未來科學技術和定位技術的不斷更新，坐標系轉換技術的精度將能夠得到有效的提升[4]。

4 針對不同坐標系之間的轉換精度進行細致分析

近些年來，國內工程測量領域中，主要采用的變換技術是GPS技術，其能夠有效應當前工程測量的一些常見情況。為了有效提升不同坐標系之間的轉換精度，還需要積極采用切實有效的方式和手段。在同一個橢圓的坐標系之中，開展相應的精度轉換工作，將能夠在很大程度上保障其精確性，通常情況下，在一些不同橢圓的坐標系間進行轉換工作，所得到的數據是不夠嚴密的，產生這種情況的原因主要是這兩種坐標系如果處在不同的橢圓體系之中，這時候在轉換坐標系，就只能從公共點出發，尋找到合適的位置，才能開展轉換工作，而這樣的結果并不能夠有效保證整個坐標系中的每一個位置都處在良好的狀態中，保持較高的準確性，通常情況下，這之間會存在一些具有較大偏差的坐標點[5]。

比如說，針對北京54坐標系和國家2000 坐標系進行轉換之后，所求解的參數本身存在著不夠準確的情況，在這樣基礎上所得到的后續坐標值肯定也是存在誤差的。這也就是日常工程測量中常見的一些坐標點和實際位置情況存在著較大的相近效果，并不夠準確的原因。針對這種情況，為了有效提升坐標系轉換的精確性，需要積極采用良好的應對方式。開展工程測量工作，需要尋找到多組數據，針對這些數據的數據值進行全面求解，得出對應的參數，并在此基礎上，尋找到不同坐標系中的坐標值，將坐標值進行綜合分析，得出其平均值，通過這種方法，將能夠最大限度的提升轉換參數的精確性。這種求平均值的方式，在眾多的工程測量環境中都能夠得到良好的效果，不僅不會影響到最終的測量結果，還能夠在原有基礎上進一步提升轉換精度，這時候轉換工作之間存在著的差異可以達到忽略不計的程度。

5 工程測量過程中應用坐標系轉換的實例分析

在工程測量的過程中，積極采用坐標系轉換的方式，將能夠有效提升坐標監測的準確性和精度，使其能夠更好為開展相關的測量工作提供良好的前提數據支持。以公路測量為例，其和一般工程測量工作相比，存在著一定的特殊性。這是因為公路測量過程中，通常面臨的是長度較長但是地域狹窄的情況，針對公路進行測量時通常寬度保持在幾百米的范圍內，最長的也不超過幾千米，但是對于測量長度來說，則是需要根據實際情況，多則是幾百上千千米的情況，這就形成了狹窄的帶狀測量區域，要求較高的測量精度，才能夠提升線路的貫通效果，尤其是一些特殊的構造物，比如說隧道和橋梁等方面，對于精度的要求較高，這樣就需要從公路勘察設計的實際情況，有效控制好工程的邊長、精度指標和測量方法，選擇最佳的坐標系統。同時還需要注意到的是，公路工程測量工作進行中，需要面臨較多的山區和丘陵地帶，較大的地形起伏，在建立相應的測量坐標系的時候，會由于高程的變化和路線的長度，增加工作難度[6]。當公路測量過程中面臨的高差較大、高程變化十分頻繁的話，就需要將路線按照長度和高程情況進行劃分，分別開展相應的投影工作，這樣會影響到后續的勘察設計工作和相應的施工作業，對此需要積極采用切實有效的坐標系轉換手段。積極選擇多個投影面，針對精度要求進行良好的滿足，增加了工作量，對此，積極建立起公路測量的假定坐標系，開展平差計算工作，針對檢測結果進行全面檢查，并積極開展精度評定工作，保證坐標設置的正確性，同時還需要從測量區域的實際情況出發，積極開展靈活性的布設工作，將測量計算工作的任務量進行功能有效降低，降低勘察設計和施工放樣工作的難度[7]。

6 結束語

實際工程測量工作進行過程中，不同類型的坐標系進行良好轉換，是一項十分重要的科學技術，其能夠直接影響到工程技術等領域的良好發展。針對不同坐標系的轉換和精度情況進行全面細致的分析和研究，主要是為了不斷提升坐標系轉換的精度，使其能為開展各項工程測量工作提供良好的前提條件，更好的促進國內勘測工作整體水平的良好提升。

參考文獻：

[1]田永康，周智紅.工程測量中不同坐標系變換與精度分析[J]. 建筑工程技術與設計，2015（32）.

[2]陶祖胞，王建平.淺談工程測量中不同坐標系變換與精度[J]. 工程技術：文摘版，2016（32）：00288.

[3]貝立臣，焦創局.關于工程測量中不同坐標系變換與精度的探討[J].黑龍江科技信息，2017（09）：46.

[4]鄭賀，熊貴.試論工程測量中不同坐標系變換與精度分析[J]. 華東科技：學術版，2014（10）：465.

[5]王明孝，陳建斌，趙秀杰等.大地高誤差對坐標系轉換精度的影響[J].測繪工程，2013，22（03）：8-11.

[6]呂樹春，劉柏鋒，郭英起等.高精度三維空間直角坐標轉換系統的研制[J].黑龍江大學工程學報，2013，4（01）：30-34.

[7]韋鋮，馬文雙，李明君等.工程測量中平面坐標轉換軟件設計及應用[J].測繪工程，2013，22（04）：76-79.

[8]尹暉，李小祥，甘喆淵.橢球變換法建立地方獨立坐標系的變形研究[J].測繪工程，2016，25（02）：1-5.

作者簡介：張菁（1987-），女，天津人，本科，工程師，研究方向：工程測量。