測(cè)繪工程師論文工程測(cè)量中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換相關(guān)問題

　　每個(gè)工程項(xiàng)目在施工之前都需要進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量的是否準(zhǔn)確關(guān)系到整個(gè)工程項(xiàng)目的施工是否到位，我國(guó)也有很多專業(yè)從事工程測(cè)量的人員。本文是一篇測(cè)繪工程師論文范文，主要論述了工程測(cè)量中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換相關(guān)問題。

　　摘 要：要想保證工程的順利進(jìn)行，就需要對(duì)工程施工之前對(duì)工程的相應(yīng)數(shù)據(jù)和方位有一個(gè)全面的掌握，在這里就需要涉及工程測(cè)量。總的來說保障工程測(cè)量的準(zhǔn)確性對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目來說是非常重要的，但是由于在進(jìn)行測(cè)量過程中還有很多因素對(duì)整體測(cè)量結(jié)果造成影響，這就需要對(duì)這些因素有一個(gè)明確的獲知，并根據(jù)這些因素自身特點(diǎn)提出有效的解決措施。在工程社會(huì)實(shí)踐研究中，清楚的發(fā)現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換對(duì)整個(gè)工程測(cè)量會(huì)產(chǎn)生一些影響，因此這就需要對(duì)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的類型和方法有一個(gè)全面的掌握，促使工程測(cè)量的準(zhǔn)確性有一定提升。

　　關(guān)鍵詞：工程測(cè)量,坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,高程基準(zhǔn),高程投影

　　總的來說建筑物的質(zhì)量與工程測(cè)量之間有非常緊密的聯(lián)系，而且在現(xiàn)在社會(huì)上對(duì)建筑物質(zhì)量要求不斷提升的過程中，對(duì)工程進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量就顯得非常重要。保證工程測(cè)量準(zhǔn)確性的根本方法在于對(duì)工程項(xiàng)目所在地創(chuàng)建有效的坐標(biāo)系，而且在這個(gè)過程中還需要對(duì)工程項(xiàng)目整體技術(shù)手段做到滿足，對(duì)項(xiàng)目實(shí)施控制投影變形的時(shí)候，對(duì)地理子午線也需要進(jìn)行全面的考慮。這也清楚的說明在不同坐標(biāo)系內(nèi)部進(jìn)行工程測(cè)量，其方向和尺度都有很大的不同，而且為了將工程測(cè)量結(jié)果進(jìn)行有效統(tǒng)一，還需要在其中涉及合理的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

　　1 大地坐標(biāo)與直角坐標(biāo)的換算

　　在對(duì)工程進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，首先應(yīng)該考慮的是整個(gè)工程的地理環(huán)境以及建筑物位置的經(jīng)緯度，這就需要對(duì)工程測(cè)量過程中的大地坐標(biāo)進(jìn)行全面的分析。大地坐標(biāo)與傳統(tǒng)的坐標(biāo)沒有太大的區(qū)別，都是通過三個(gè)方面實(shí)施的，即數(shù)學(xué)中涉及空間立體坐標(biāo)系。而且在進(jìn)行大地坐標(biāo)與指教坐標(biāo)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的時(shí)候不僅僅需要涉及相應(yīng)的公式，還需要對(duì)地球的軸心變化幅度有一個(gè)全面的掌握，這樣對(duì)提高工程測(cè)量準(zhǔn)確性起到非常重要的作用。除此之外還需要對(duì)整個(gè)過程中的二維大地坐標(biāo)和我國(guó)工程測(cè)量中采用的高斯平面坐標(biāo)之間建立一個(gè)數(shù)據(jù)換算模式，進(jìn)一步促使測(cè)量更加順利的進(jìn)行。

　　2 三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

　　前面也清楚的說明在目前進(jìn)行工程測(cè)量的時(shí)候，并不是對(duì)工程項(xiàng)目實(shí)施簡(jiǎn)單的測(cè)量，而是需要對(duì)工程在測(cè)量過程中進(jìn)行高程基準(zhǔn)和高程投影這兩個(gè)步驟。在進(jìn)行高程投影是坐標(biāo)系或多或少會(huì)發(fā)生一些偏移，這就需要對(duì)之間發(fā)生的偏移進(jìn)行合理的推算，也就是說在進(jìn)行工程測(cè)量的過程中，還需要涉及三維坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。由于空間直角坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系都屬于三維坐標(biāo)，因此在進(jìn)行三維坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換時(shí)還需要對(duì)這兩者之間的聯(lián)系有一個(gè)全面的分析。

　　2.1 空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換

　　對(duì)于三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換來說最常見的就是空間指教坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，因此這就需要對(duì)我國(guó)在工程測(cè)量中涉及的空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換有一個(gè)全面的了解。一般來說在進(jìn)行空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換時(shí)，需要采用七個(gè)參數(shù)進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，這七個(gè)參數(shù)主要包括三個(gè)平移參數(shù)、三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和一個(gè)縮放參數(shù)。對(duì)平移參數(shù)和旋轉(zhuǎn)參數(shù)來說，都是在建筑物本身發(fā)生位移或者方位轉(zhuǎn)換時(shí)使用的參數(shù)，而縮放參數(shù)大多數(shù)是在工程進(jìn)行高程投影過程中涉及的。而且這七個(gè)參數(shù)在進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過程中也并不是隨便進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而是在轉(zhuǎn)換的時(shí)候遵循相應(yīng)的公式進(jìn)行。而且社會(huì)實(shí)踐研究清楚表明在空間直角坐標(biāo)系之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，主要表達(dá)方式是非線性轉(zhuǎn)換，這為進(jìn)行工程測(cè)量產(chǎn)生很大的阻礙，在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)參數(shù)微小角度測(cè)量時(shí)，需要采用簡(jiǎn)化算法進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算。

　　2.2 大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

　　在進(jìn)行大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的時(shí)候，涉及的轉(zhuǎn)換參數(shù)與空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換上涉及的參數(shù)沒有太大的差異，只不過大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程中除了需要將縮放參數(shù)轉(zhuǎn)化為尺度參數(shù)，還需要在其中添加兩個(gè)橢球變化參數(shù)。而且在采用大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換進(jìn)行工程測(cè)量還需要在其中使用四個(gè)公共點(diǎn)，這就增加了整個(gè)工程測(cè)量的難度。由于大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換比較復(fù)雜，這就出現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換不能夠在我國(guó)工程測(cè)量中得到廣泛應(yīng)用。

　　3 二維坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換

　　3.1 國(guó)家坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換

　　北京54坐標(biāo)系和國(guó)家80坐標(biāo)系為我國(guó)國(guó)家坐標(biāo)系，兩者之間的轉(zhuǎn)換是工程實(shí)踐中遇到最多的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換問題。包括原始觀測(cè)資料的轉(zhuǎn)換、歸算和改化;控制點(diǎn)的坐標(biāo)換算;地形圖的變更和處理等。北京54坐標(biāo)系采用的是克拉索夫斯基橢球(克氏橢球)，國(guó)家80坐標(biāo)系采用的是1975國(guó)際橢球體，且兩坐標(biāo)系的定向也存在差別。為求得北京54坐標(biāo)下的P點(diǎn)在國(guó)家80坐標(biāo)下的坐標(biāo)，可先求該點(diǎn)在國(guó)家80坐標(biāo)系中的大地坐標(biāo)，然后通過高斯投影正算公式求得點(diǎn)P在國(guó)家80坐標(biāo)系的平面直角坐標(biāo)。

　　該法只考慮了兩個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)橢球參數(shù)和橢球定位定向變化的影響，沒有考慮兩個(gè)國(guó)家坐標(biāo)系大地控制點(diǎn)的差別，即國(guó)家80坐標(biāo)系是整體平差結(jié)果，而北京54坐標(biāo)系是局部平差結(jié)果。故該轉(zhuǎn)換方法不嚴(yán)密，僅適用于公共點(diǎn)少或無公共點(diǎn)的測(cè)區(qū)進(jìn)行局部地形圖轉(zhuǎn)換。

　　3.2 近似變換法

　　對(duì)于國(guó)家坐標(biāo)系之間較低等級(jí)的控制點(diǎn)，或2個(gè)工程坐標(biāo)系之間的點(diǎn)，可采用下述方法獲取控制點(diǎn)在新坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。

　　3.2.1 相似變換法

　　四參數(shù)轉(zhuǎn)換法適合小區(qū)域平面直角坐標(biāo)的換算，特點(diǎn)是新舊坐標(biāo)系下的幾何形狀不變，但公共點(diǎn)上會(huì)存在間隙。為保持公共點(diǎn)的坐標(biāo)不變，可采用配置法，對(duì)非公共點(diǎn)的轉(zhuǎn)換值進(jìn)行配置：(1)計(jì)算公共點(diǎn)的轉(zhuǎn)換值的改正數(shù)，Vi=已知值-轉(zhuǎn)換值，公共點(diǎn)的坐標(biāo)仍采用已知值。(2)計(jì)算非公共點(diǎn)j的改正數(shù)Vj，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)改正。

　　3.2.2 拓?fù)渥儞Q法

　　當(dāng)采用二階多項(xiàng)式時(shí)，共有12個(gè)待定系數(shù)，用6個(gè)公共點(diǎn)可解求，其他點(diǎn)的新坐標(biāo)由式計(jì)算;如果公共點(diǎn)數(shù)多于6個(gè)，則為最小二乘擬合，這時(shí)公共點(diǎn)有間隙，且滿足間隙的平方和最小。式中多項(xiàng)式的形式和階數(shù)可根據(jù)公共點(diǎn)數(shù)目、測(cè)區(qū)情況和轉(zhuǎn)換精度選擇。拓?fù)渥儞Q模型簡(jiǎn)單，參數(shù)求解為典型的線性變換，適合最小二乘求解，但對(duì)公共點(diǎn)的數(shù)目和分布有較高要求，公共點(diǎn)最好能控制整個(gè)轉(zhuǎn)換區(qū)域。

　　3.3 工程坐標(biāo)系與國(guó)家坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換

　　國(guó)家坐標(biāo)系是將測(cè)得的地面邊長(zhǎng)歸化至橢球面，然后在國(guó)家分帶的中央子午線下進(jìn)行高斯投影;而許多工程坐標(biāo)系，為了控制投影變形，一般將地面邊長(zhǎng)投影到測(cè)區(qū)平均高程面或指定高程面H0，以測(cè)區(qū)平均經(jīng)度為中央子午線進(jìn)行高斯投影。盡管這種工程坐標(biāo)系常以一個(gè)國(guó)家坐標(biāo)點(diǎn)和一個(gè)方位角作為起算基準(zhǔn)，但在工程坐標(biāo)系下，點(diǎn)的坐標(biāo)與國(guó)家坐標(biāo)系下的也不一致。

　　結(jié)束語

　　綜上所述可以清楚地看出在我國(guó)進(jìn)行工程測(cè)量的時(shí)候，要想保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確和真實(shí)，就需要在其中涉及相應(yīng)的坐標(biāo)系進(jìn)行測(cè)量。但是由于工程測(cè)量中使用的坐標(biāo)系自身穩(wěn)定性不能完全保證或者在測(cè)量中使用的坐標(biāo)系也有很大的不同，這就出現(xiàn)工程測(cè)量問題。這就需要對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行合理的轉(zhuǎn)換。在社會(huì)實(shí)踐研究中清楚的發(fā)現(xiàn)我國(guó)現(xiàn)在工程測(cè)量中使用的坐標(biāo)有很多種，這就出現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法增多的現(xiàn)象，在對(duì)各種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法進(jìn)行深入研究和工程實(shí)踐分析中了解到要想保證工程測(cè)量結(jié)果與實(shí)際相符，就需要根據(jù)公共點(diǎn)數(shù)量和分布情況選取合適的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法，促使我國(guó)工程測(cè)量順利進(jìn)行。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]羅長(zhǎng)林，張正祿，梅文勝，鄧勇.三維直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的一種阻尼最小二乘穩(wěn)健估計(jì)法[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版)，2007(8).

　　[2]羅長(zhǎng)林，張正祿，鄧勇，梅文勝，陳本榮.基于改進(jìn)的高斯-牛頓法的非線性三維直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法研究[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2007(1).
　　測(cè)繪工程師論文發(fā)表期刊推薦《測(cè)繪與空間地理信息》（月刊）創(chuàng)刊于1978年，由黑龍江省測(cè)繪學(xué)會(huì)主辦。反映測(cè)繪學(xué)科及地理空間信息科學(xué)前沿理論和技術(shù)并指導(dǎo)地理信息工作者從事科研、開發(fā)、生產(chǎn)的技術(shù)性、知識(shí)性刊物，主要刊載測(cè)繪高新技術(shù)、地球空間信息和地理信息系統(tǒng)的前沿理論與技術(shù)；地理信息系統(tǒng)工程建設(shè)的技術(shù)總結(jié)與經(jīng)驗(yàn)交流；測(cè)繪行業(yè)管理與改革的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)；測(cè)繪生產(chǎn)技術(shù)交流、科研成果推廣及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)介紹等；測(cè)繪學(xué)和地理信息學(xué)中的理論探討；國(guó)內(nèi)外地理信息學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)及測(cè)繪科技報(bào)道與介紹；測(cè)繪科普知識(shí)；測(cè)繪儀器最新發(fā)展等。榮獲連續(xù)多年獲中國(guó)測(cè)繪協(xié)會(huì)優(yōu)秀期刊獎(jiǎng)。