工程测量中不同坐标系变换与精度

张菁

摘 要：在实际开展工程测量工作的过程中，经常面临着一些坐标系变换的情况，科学的分析精度，将能够为后续开展相应的测量工作，奠定坚实的基础。通过一些循序渐进的方法，将能够有效促进相关行业的良好发展。本文主要是从坐标系的类型和常见变换方法入手，针对工程测量中不同坐标系变换与精度情况进行全面细致分析和说明，并介绍了提升坐标系转换精度的一些方式。

关键词：工程测量;不同坐标系;变换;精度

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

1 前言

社会经济持续健康增长，工程建设项目的数量不断增多，同时工程项目建设的地理环境条件也愈加复杂，积极开展工程测量工作，对于有效开展工程项目建设施工，提升工程项目的建设质量具有积极意义和作用。变换坐标系，在日常的生产生活中并不常见，但是在一些高科技领域中的应用程度十分高，积极控制好坐标系的变换工作，加强精度分析工作，将能够有效推动工程测绘等方面工作的顺利开展。

2 坐标系的类型和常见变换方法

根据国内现阶段不同坐标系变换的领域情况，能够发现，国内常用的几种方式包含了西安800、北京54、2000国家坐标系之间的转换，大地坐标对平面直角坐标，任意两个空间之间坐标系的转换、十进制角度和度、分、秒格式之间的互相转换。这些坐标系之间的转换，几乎包含了国內当前工程测量的所有内容，对于相关行业的良好发展具有积极意义和作用。现代科学技术的不断更新和进步，在这个方面出现了越来越多较为新型的方式，这都能够为转换坐标系工作提供良好的前提发展条件。

第一，针对大地坐标对平面直角坐标方法进行分析和研究。首先，需要按照通用的方法，针对变换的参数进行分析，一般情况下主要的参数包含了椭球参数、中央子午线的精度以及分带标准等方面，其次，需要计算需要的参数数值，并将求得的参数输入到相应软件之中，这样在转换坐标系的过程中，将能够以最快的速度、较为准确的实现目标。

第二，针对北京54西安80以及2000国家坐标系之间的转换进行分析。这种方式在实际应用的过程中，采用的是地心坐标系，通俗来说，就是将地球的质心作为坐标的原点，Z轴作为世界时间确定的地球极的方向，而X轴就是零子午面和赤道的交点，因而这三个坐标系就有效构成了右手坐标系。实践证明，这个系统在实际应用的过程中，存在着较大的便捷性，并且使用的基准是椭圆形的，与现阶段国内的使用原则存在着较大的相似性，因而在实际工程测量中的应用程度较高[1]。

第三，针对任意两空间坐标系的转换进行分析和研究。不同的坐标系的标准、基准都存在着一定的差异，但是也同样存在着一些通用的标准，即是针对三个重合点进行良好确定，在此基础上采用布尔莎公式进行求解，这样将能够直接确定出最终的坐标系数据。

第四，针对十进制坐标系的转换进行分析和研究。十进制方式在实际使用的过程中，将会面临着较多的数据，并且这些数据在实际处理的过程中存在着一定的难度，想要充分发挥这种方式的优势，通常需要借助到一定的软件，仅仅采用人工进行操作的情况并不多见，将相关的数据输入到软件之中，通过软件的数据转换，将能够提升坐标系的转换效果[2]。

3 对不同坐标系变换的精度的测量

国内常用的变换技术是GPS技术，这项技术在实际应用的过程中，具有十分明显的优势，主要体现在灵活性强、精度高、工作效率高的特点。当前在国内很多城市工程建设的测量和精确度计算工作的过程中，通过GPS技术发挥了积极的作用。GPS技术在应用的过程中，不需要在空地地面开始测量，这样就能够有效降低对于地面控制工作的依赖性，相应的减少了工作量和劳动量，同时还促进时间成本得到了有效的降低[3]。与一些传统的测量技术来说，GPS技术的应用，将坐标系的转换周期进行有效控制，促进转换工作的成本有效降低，有效提升坐标系转变效率，具有较高的精确性，但是从现阶段的实际工程测量工作来说，受到现有科学技术的限制，当前的坐标系转换过程中还存在着一定的局限，无法保障精度，GPS技术本质是一个卫星定位系统，其自身技术影响到了精度准确性到达极致的发挥，在实际应用过程中，求解参数容易出现一些小误差，并且针对三维坐标来说，通常在寻找的过程中存在着较大难度。但是未来科学技术和定位技术的不断更新，坐标系转换技术的精度将能够得到有效的提升[4]。

4 针对不同坐标系之间的转换精度进行细致分析

近些年来，国内工程测量领域中，主要采用的变换技术是GPS技术，其能够有效应当前工程测量的一些常见情况。为了有效提升不同坐标系之间的转换精度，还需要积极采用切实有效的方式和手段。在同一个椭圆的坐标系之中，开展相应的精度转换工作，将能够在很大程度上保障其精确性，通常情况下，在一些不同椭圆的坐标系间进行转换工作，所得到的数据是不够严密的，产生这种情况的原因主要是这两种坐标系如果处在不同的椭圆体系之中，这时候在转换坐标系，就只能从公共点出发，寻找到合适的位置，才能开展转换工作，而这样的结果并不能够有效保证整个坐标系中的每一个位置都处在良好的状态中，保持较高的准确性，通常情况下，这之间会存在一些具有较大偏差的坐标点[5]。

比如说，针对北京54坐标系和国家2000 坐标系进行转换之后，所求解的参数本身存在着不够准确的情况，在这样基础上所得到的后续坐标值肯定也是存在误差的。这也就是日常工程测量中常见的一些坐标点和实际位置情况存在着较大的相近效果，并不够准确的原因。针对这种情况，为了有效提升坐标系转换的精确性，需要积极采用良好的应对方式。开展工程测量工作，需要寻找到多组数据，针对这些数据的数据值进行全面求解，得出对应的参数，并在此基础上，寻找到不同坐标系中的坐标值，将坐标值进行综合分析，得出其平均值，通过这种方法，将能够最大限度的提升转换参数的精确性。这种求平均值的方式，在众多的工程测量环境中都能够得到良好的效果，不仅不会影响到最终的测量结果，还能够在原有基础上进一步提升转换精度，这时候转换工作之间存在着的差异可以达到忽略不计的程度。

5 工程测量过程中应用坐标系转换的实例分析

在工程测量的过程中，积极采用坐标系转换的方式，将能够有效提升坐标监测的准确性和精度，使其能够更好为开展相关的测量工作提供良好的前提数据支持。以公路测量为例，其和一般工程测量工作相比，存在着一定的特殊性。这是因为公路测量过程中，通常面临的是长度较长但是地域狭窄的情况，针对公路进行测量时通常宽度保持在几百米的范围内，最长的也不超过几千米，但是对于测量长度来说，则是需要根据实际情况，多则是几百上千千米的情况，这就形成了狭窄的带状测量区域，要求较高的测量精度，才能够提升线路的贯通效果，尤其是一些特殊的构造物，比如说隧道和桥梁等方面，对于精度的要求较高，这样就需要从公路勘察设计的实际情况，有效控制好工程的边长、精度指标和测量方法，选择最佳的坐標系统。同时还需要注意到的是，公路工程测量工作进行中，需要面临较多的山区和丘陵地带，较大的地形起伏，在建立相应的测量坐标系的时候，会由于高程的变化和路线的长度，增加工作难度[6]。当公路测量过程中面临的高差较大、高程变化十分频繁的话，就需要将路线按照长度和高程情况进行划分，分别开展相应的投影工作，这样会影响到后续的勘察设计工作和相应的施工作业，对此需要积极采用切实有效的坐标系转换手段。积极选择多个投影面，针对精度要求进行良好的满足，增加了工作量，对此，积极建立起公路测量的假定坐标系，开展平差计算工作，针对检测结果进行全面检查，并积极开展精度评定工作，保证坐标设置的正确性，同时还需要从测量区域的实际情况出发，积极开展灵活性的布设工作，将测量计算工作的任务量进行功能有效降低，降低勘察设计和施工放样工作的难度[7]。

6 结束语

实际工程测量工作进行过程中，不同类型的坐标系进行良好转换，是一项十分重要的科学技术，其能够直接影响到工程技术等领域的良好发展。针对不同坐标系的转换和精度情况进行全面细致的分析和研究，主要是为了不断提升坐标系转换的精度，使其能为开展各项工程测量工作提供良好的前提条件，更好的促进国内勘测工作整体水平的良好提升。

参考文献：

[1]田永康，周智红.工程测量中不同坐标系变换与精度分析[J]. 建筑工程技术与设计，2015（32）.

[2]陶祖胞，王建平.浅谈工程测量中不同坐标系变换与精度[J]. 工程技术：文摘版，2016（32）：00288.

[3]贝立臣，焦创局.关于工程测量中不同坐标系变换与精度的探讨[J].黑龙江科技信息，2017（09）：46.

[4]郑贺，熊贵.试论工程测量中不同坐标系变换与精度分析[J]. 华东科技：学术版，2014（10）：465.

[5]王明孝，陈建斌，赵秀杰等.大地高误差对坐标系转换精度的影响[J].测绘工程，2013，22（03）：8-11.

[6]吕树春，刘柏锋，郭英起等.高精度三维空间直角坐标转换系统的研制[J].黑龙江大学工程学报，2013，4（01）：30-34.

[7]韦铖，马文双，李明君等.工程测量中平面坐标转换软件设计及应用[J].测绘工程，2013，22（04）：76-79.

[8]尹晖，李小祥，甘喆渊.椭球变换法建立地方独立坐标系的变形研究[J].测绘工程，2016，25（02）：1-5.

作者简介：张菁（1987-），女，天津人，本科，工程师，研究方向：工程测量。