基于AutoCAD平台的坐标系统转换的设计与实现

张予东，王瑞芳，吕宝奇

(1.郑州测绘学校，河南郑州450015;2.河南省测绘工程院，河南郑州450002)

基于AutoCAD平台的坐标系统转换的设计与实现

张予东1，王瑞芳1，吕宝奇2

(1.郑州测绘学校，河南郑州450015;2.河南省测绘工程院，河南郑州450002)

采用一定的数学模型，在AutoCAD平台下通过编程完成任意两个坐标系之间的转换，实现参数计算、精度评定、文件转换、图形转换的功能。

坐标转换;图形转换;AutoCAD

一、引 言

我国测绘生产采用的坐标系并不相同。常用的国家大地坐标系有1954北京坐标系和1980西安坐标系，1954北京坐标系采用的参考椭球为克拉索夫斯基椭球体，而1980西安坐标系采用的参考椭球为IAG75椭球体［1］。我国有较多城市为了避免高斯投影变形带来的不便，采用地方独立坐标系(也称为城市坐标系)。经国务院批准，国家测绘局发布公告，我国从2008年7月1日起，启用新的地心坐标系——2000国家大地坐标系(CGCS2000)，要求2008年7月1日后新生产的各类测绘成果和建立的地理信息系统应采用CGCS2000，并用8～10年完成现有的各类基础测绘成果和基础地理信息数据库的坐标系向CGCS2000的过渡和转换［2］。由于现有的各类基础测绘成果很大部分是基于Auto－CAD平台生产的DWG格式，所以开发这类测绘成果坐标系统转换软件，AutoCAD应该作为首选平台。本文主要介绍了基于AutoCAD平台开发的坐标系统转换软件，实现了常用坐标系(1954北京坐标系、1980西安坐标系、WGS－84坐标系、CGCS2000以及自定义的地方坐标系)之间的转换，实现了根据平面四参数模型和二维七参数模型进行参数计算、精度评定、控制点文件转换、DWG图形转换等功能。

二、数学模型

1.平面四参数模型

式中，(X，Y)为目标坐标系下坐标;(x，y)为原坐标系下坐标;ΔX、ΔY为平移参数;ε为旋转角度;m为尺度因子。

2.二维七参数模型

式中，ΔB、ΔL为同一点位在两个坐标系下的纬度差、经度差(单位为弧度);Δa、Δf为椭球长半轴差(单位为米)、扁率差(无量纲);ΔX、ΔY、ΔZ为平移参数(单位为米);εx、εy、εz为旋转参数(单位为弧度);m为尺度参数(无量纲)。

三、系统的设计与实现

本系统采用VC++2005和ObjectARX SDK开发环境，在AutoCAD平台下进行二次开发。由新旧坐标系的重合点坐标，根据相应的转换模型，利用最小二乘原理，采用间接平差的方法，求得转换参数。再将参数代入模型将旧坐标系转换成新坐标系。图形转换采用逐点转换的方法，避免了传统坐标系转换的整体平移、缩放、旋转的方法带来的局部误差，避免了接边的问题。

1.系统运行主界面

系统运行的主界面如图1、图2所示。

图1 平面四参数模型界面

图2 二维七参数模型界面

2.系统的特点

1)图形逐点转换技术。传统的坐标转换方法都是对图形进行整体的平移、旋转、缩放。这样会导致图形的局部变形，以及出现图形接边问题。采用逐点转换技术可以避免这些问题。

2)图形的无损转换。在图形转换的过程中对图形变形进行修正。如电力线箭头符号等有向符号和控制点等注记分数线。

3)适用于任何坐标系。本程序在内置几种常用坐标系的同时还增加自定义的地方坐标系，只要输入坐标系的椭球参数即可进行转换，真正做到适用于任意坐标系。

3.数据验算与精度评估

笔者以焦作市地方坐标系到CGCS2000转换为例，转换结果如表1所示。

四、结束语

案例分析结果表明该系统运行性能良好，并且能获得可靠的成果数据。平面四参模型与主要适用于中小城市以及其地方坐标系，最好控制在3°带范围内。二维七参数模型主要适用于较大城市及全省范围，要求重合点均匀分布。坐标重合点可采用在两个坐标系下均有坐标成果的点。但最终重合点还需根据所确定的转换参数，计算重合点坐标残差，根据其残差值的大小来确定，若残差大于2倍中误差则剔除，重新计算坐标转换参数，直到满足精度要求为止。用于计算转换参数的重合点数量与转换区域的大小有关，但不得少于5个。

表1 坐标系间转换m

［1］ 彭爱文，曹佩瑶.平面坐标转换方法探讨及转换软件的设计思路［J］.测绘与空间地理信息，2007，30(3): 189－191，197.

［2］ 程鹏飞，成英燕，文汉江，等.2000国家大地坐标系实用宝典［M］.北京:测绘出版社，2008.

［3］ 杨国清，张予东.平面控制网四参数法坐标转换与残差内插［J］.测绘通报，2010(11):48－50.

［4］ 吉渊明.采用最小二乘法建立平面坐标系统转换公式［J］.浙江测绘，2002(1):41－43.

Design and Realization of Coordinate Transformation System Based on AutoCAD

ZHANG Yudong，WANG Ruifang，LÜ Baoqi

0494－0911(2011)11－0057－02

P226.3

B

2011－08－22

张予东(1970—)女，河南开封人，高级讲师，主要从事测量教学工作。