松花江干流堤防通河县移民区地形图坐标系统转换

许兆华，李 红

(1.黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080;2.黑龙江测绘地理信息局第三测绘工程院，哈尔滨150080)

根据国土资源部门的要求，移民区地形图要求使用1980西安坐标系，而我省水利工程中大多数工程项目使用的是1954年北京坐标系，为了达到要求，就必须对移民区地形图进行坐标系统转换。这里，就阐述一下松花江干流堤防通河县移民区地形图坐标系统需要进行1954年北京坐标系统和1980西安坐标系统之间的转换步骤和方法。

1 求取转换参数

新中国建立后，我国大地测量进入全面发展时期，在全国范围开展了正规的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。鉴于当时的历史条件，暂时采用了克拉索夫斯基椭球参数(长半轴a=6 378 245 m，扁率α=1/298.3)，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。其中高程异常是以前苏联1955年大地水准面差距重新平差结果为依据，按我国的天文水准路线传算过来的。因此1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸，因为它们的椭球参数和大地原点一致，它的原点不在北京，而在前苏联的普尔科沃，相应的椭球是克拉索夫斯基椭球。但又不完全是前苏联1942年普尔科沃坐标系。如大地点高程是以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准，高程异常是以1955年大地水准面重新平差结果为起算值，按我国天文水准路线推算出来的。为了适应大地测量发展的需要及进行全国天文大地网整体平差，我国于1978年4月，采用了新的椭球元素和进行了新的定位与定向，建立了新的坐标系——1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系的大地原点设在我国中部——陕西省泾阳县永乐镇。该坐标系是参心坐标系。椭球短轴Z轴平行于由地球质心指向1968.0地极原点(JYD)的方向;大地起始子午面平行于格林尼治天文台子午面，X轴在大地起始子午面内与Z轴垂直指向经度零方向;Y轴与Z，X轴成右手坐标系.椭球参数采用1975年国际大地测量与物理联合会第十六届大会的推荐值，其椭球参数:(长半轴a=6 378 140 m，扁率α=1/298.257)，1980年国家大地坐标系建立后，实施了全国天文大地网整体平差。提供了属于1980年国家大地坐标系的大地成果。这种成果与原大地点局部平差成果二者属于两个不同的参心坐标系。这给实际的使用带来一定问题。实用部门和单位大量成果是1954年北京坐标系的。因而也有的部门个单位将1980年国家大地坐标系的空间直角坐标系3个平移参数平移变换至克氏椭球中心，椭球参数保持与1954年北京坐标系相同而建立所谓新1954年北京坐标系，这样新1954坐标系与原1954坐标系接近，但其精度和1980年国家大地坐标系相同［1］。

三维坐标变换中参数直接影响到转换点的精度，而转换参数与公共点的分布和精度有关。本文通过以转换点的拟合误差最小为目标函数求解转换参数，逐步剔除精度不高和分布不合理的公共点。使得转换参数相对于所有的转换点达到局部最优。

坐标转换中常采用相似变换模型，如BURSA模型、MOLODENSKY模型。一般有3个平移参数，3个旋转参数和1个尺度参数。通过3个以上的公共点由最小二乘法拟合出相应的转换参数，然后求得的参数进行坐标转换［2］。

转换参数的精度同样取决于公共点的精度，因此需要对公共点进行选择即剔除可能存在的粗差点和对网形分布进行优化。通过误差传播定律求得转换点拟合误差，以拟合误差最小为目标进行公共点的选择。

移民区分布比较分散，对其进行坐标系统转换就要分段进行，采用达到精度的转换参数。

通河移民区实例:首先选取3个以上移民区附近的国家三角点或GPS点，此种点必须具有1954年北京坐标系统和1980西安坐标系统两种坐标系的坐标成果，求出其转换参数，对其残差大的公共点进行删除选取，选择能够达到精度的点进行参数计算。这里用CASS成图软件中的坐标转换功能进行实现。

首先在CASS成图软件中点击“地物编辑”菜单，在下拉菜单中点击“坐标转换”，出现对话框见图1。

由于公共点数据涉及国家机密，所以此处不能出现数据。按照提示，按步骤进行操作，进行参数的选择计算。

2 地形图的坐标系统转换

参数计算完成之后，就进行地形图的坐标系统转换，利用CASS成图软件中的地形图坐标转换功能，输入转换参数，进行转换。转换见图2。

在上述对话框中点击使用其参数转换，对话框消失，在命令行出现请选择实体，用窗选选择图形，确认之后，窗口图形即为转换后图形。

图1 CASS成图软件中坐标转换对话框

图2 地形图坐标系统转换示意图

3 地形图转换后的检查

地形图转换前，把公共点展点或是把控制点到地形图里，然后查询校对其转换后的坐标成果，是否一致或相符，能否满足地形图精度要求。

4 结论

随着测绘科技发展与进步，以上两种坐标系都要被2000国家坐标系取代，但根据经济发展不平衡的实际情况，以上两种坐标系还要使用一段时间，这段时间里，还必须进行一些坐标系统的转换工作。

［1］徐绍铨，等.GPS测量原理及应用:第二版［M］.武汉:武汉大学出版社，2003.

［2］刘大杰.全球定位系统(GPS)的原理与数据处理［M］.上海:同济大学出版社，2007.