北京54坐标与西安80坐标相互转换的两种方法

北京54坐标与西安80坐标相互转换的两种方法

  刘晓东   白子璞   赵永纯  岳春光

迁安市国土资源局 

摘要   本文介绍了1954年北京坐标系、1980西安坐标系及其相互关系、转换原理及利用软件进行数据转换的两种方法。

关键词：坐标系  坐标   转换  方法

 

近几年来，在测绘行政主管部门的推动下，我国西安80坐标系正在逐步得到使用，第二次全国土地调查已明确要求平面控制使用80西安坐标系统,省级基础测绘成果1:10000地形图也采用了1980西安坐标系，现有1954年北京坐标系将逐渐向1980西安坐标系过渡，但是，五十年来，我国在1954年北京坐标系下完成的大地控制及基本系列地形图数量巨大,价值巨大，必须充分利用。在当前测绘生产中既存在将 54系转成 80系的问题，也有相反的情况。

一、北京54坐标系、西安80坐标系及其相互关系

1954年北京坐标系是我国五十年代由原苏联1942年普尔科沃坐标系传算而来，采用克拉索夫斯基椭球体，其参数为：长半轴为 6378245米，扁率为 1／298.3。这个坐标系的建立在我国国民经济和社会发展中发挥了巨大的作用，但该坐标系存在着定位后的参考椭球面与我国大地水准面不能达到最佳拟合，在中国东部地区大地水准面差距自西向东增加最大达+68米；其椭球的长半轴与现代测定的精确值相比109米的缺陷；定向不明确，椭球短轴未指向国际协议原点CIO，也不是中国地极原点JYD1968.0；起始大地子午面也不是国际时间局BIH所定义的格林尼治平均天文台子午面。同时,该系统提供的大地点坐标是通过局部平差逐级控制求得的，由于施测年代不同、承担单位不同，不同锁段算出的成果相矛盾，给用户使用带来困难。

1978年4月,中国在西安召开了全国天文大地网平差会议,在会议上决定建立中国新的国家大地坐标系，有关部门根据会议纪要,开展并进行了多方面的工作,建成了1980西安国家大地坐标系(GDZ80)，该坐标系全面描述了椭球的4个基本参数,同时反映了椭球的几何特性和物理特性，这4个参数的数值采用的是1975年国际大地测量与地球物理联合会第16届大会的推荐值(简称IGA-1975椭球 ) 。其主要参数为：长半轴为6378140 米，扁率为 1/298.257。IAG-1975椭球参数精度较高，能更好地代表和描述地球的几何形状和物理特征。在其椭体定位方面，以我国范围内高程异常平方和最小为原则，做到了与我国大地水准面较好的吻合。

此外,1982年我国已完成了全国天文大地网的整体平差,消除了以前局部平差和逐级控制产生的不合理影响，提高了大地网的精度，在上述基础上建立的1980西安坐标系比1954年北京坐标系更科学、更严密、更能满足科研和经济建设的需要。

由于北京54坐标系和西安80坐标系是两种不同的大地基准面，这两个椭球参数不同，参心所在位置不同，指向不同，在高斯平面上其纵横坐标轴不重合，因而同一点的坐标是不同的，无论是三度带六度带还是经纬度坐标都是不同的，其平面位置最大相差80米。

二、转换原理

北京54坐标与西安坐标之间的转换其实是一种椭球参数的转换，作为这种转换在同一个椭球里的转换都是严密的，而在不同的椭球之间的转换是不严密的，因此不存在一套转换参数可以全国通用，也没有现成的公式来完成转换因此必须利用具有两套坐标值的公共点实现转换。

以下作者结合工作实际分别给出利用南方测绘公司的地形地籍软件CASS2008和工具软件Coord4.1把1954年北京坐标转换为1980西安坐标的方法。

三、转换方法

㈠、利用南方CASS2008进行坐标转换

1、输入公共点坐标数据

首先准备好2至3个公共点，即同时拥有54和80两套坐标，这些点要覆盖要转换数据所在在地区。然后打开CASS2008，选择 “地物编辑”菜单下的“坐标转换”进入坐标转换界面,在“公共点”下面 “转换前”后面的三个输入框中输入第一个公共点的54坐标, 再在“转换后”的三个输入框中输入该点的80西安坐标, 输完点击右侧“添加”按钮, 依次输入第二、第三个点的“54、80坐标并添加；如果经常在此区域进行坐标转换,可点击“存到公共点文件”,输入文件存储路径及文件名称，保存，下次使用时直接读入公共点文件即可。

2、输入转换前、后的数据文件名

在 “转换前”右侧的输入框中输入转换前即54坐标数据的文件路径及文件名，也可以直接点击最右侧的查找按钮直接查找，然后在“转换后”右侧的输入框中输入转换后的文件名。

3、计算转换参数

如果用仅有两个已知点，可以计算四参数，三个或三个以上已知点则可以计算七参数。利用四参数转换就点击“计算转换四参数”按钮，如果用七参数转换还需选择转换前、后的坐标系统及转换点所在的中央子午线，点击“计算转换七参数”，软件就自动计算出了七参数。

4、进行数据转换

如果转换的是数据就把“转换数据”前面的对勾选上，点击“使用七参数”，即完成了数据的转换，当然也可点击“使用四参数”，完成转换。

㈡、利用COORD4.1进行坐标转换

COORD 4.1是一个免费的坐标转换软件,也是测绘工作者常备的工具之一，其操作步骤如下： 图１：软件界面 1、投影参数设置 点击主界面上的“坐标转换，进入“投影设置”界面，选择好投影方式，输入中央子午线，系统默认是114度，可根据实际进行进行修改，其它不用变，点击左下角的“确定”按扭，结束设置。        2求北京54 坐标系--> 国家80坐标系的七参数 先选择坐标数据所在的坐标系统，然后输入三个或三个以上相对应的坐标，每输完一组数据,点击“增加”，输入完成后点击“计算”，可以看到其中的点位精度，当点击“确定”时，软件将自动将七参数设置好。 图３：公共点坐标数据的输入 注意：请注意椭球的选择顺序，如果我们要计算北京54->国家80,在这里源坐标应该是国家80坐标系，反之亦反。 点击“确定”后显示如下界面，再次“确定”后进入转换界面。下来就是选中“七参数转换”，设定转换坐标系。在这里，如果要把54坐标转换为80坐标，源坐标系椭球基准为“北京坐标系”，目标坐标系椭球基准为“国家-80坐标系”，在“输入源坐标“下面输入需转换的54坐标，点击下部中间的“坐标转换”按钮，在“输出目标坐标”下面就得到了我们所需的西安80 坐标。      图4：单点转换 检查数据，发现正确无误，可以使用；在计算过程中，我们可以随时保存我们的设置信息，下次使用这个转换时不用再输入七参数；也可以先记下七参数，用时再输入设置。 这里我们只用到了单点转换，当数据比较多时，我们可以使用“文件转换”功能先将我们需转换的数据输入到记事本中，并给出点号，确认X、Y、Z的位置，在这一项里，我们可以按刚才输入记事本的的格式，在此定义好。 西安80坐标转换为北京54坐标的操作步骤和北京54至西安80差不多一致，只是在计算“七参数时”顺序相反，当我们要将国家80为北京54时，输入的源坐标应该是54坐标系，这一点一定要注意。 CASS2008和COORD4.1都能利用公共点完成对单个或批量数据的转换，但CASS2008还能完成对图形的整体转换，其转换过程和对数据的转换基本一致。