2000国家大地坐标系的坐标转换探讨

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2000国家大地坐标系的坐标转换探讨

发布时间：2022-07-06T08:07:33.688Z 来源：《建筑实践》2022年3月5期作者：王康隆

[导读] 在相关测量工程中，会遇到不同坐标系间坐标转换的问题，虽然我国已经正式实施2000国家大地

王康隆

陵水原创勘测有限公司海南陵水572400

摘要：在相关测量工程中，会遇到不同坐标系间坐标转换的问题，虽然我国已经正式实施2000国家大地坐标系，但在实际应用的过程中，依旧会出现1954北京坐标系和1980西安坐标系空间点坐标，针对这些多种坐标并行、混用的现象，如何实现高精度、无损转化为2000

国家大地坐标系，是当前测量工作中需要重点探讨的问题，基于此，本文就2000国家大地坐标系的坐标转换进行深入探讨，从而为测量工

程提供必要的参考借鉴。

关键词：坐标系；转换；应用引言：在早期的测绘技术中，由于无法精准的确定地心位置，因此大部分国家在测量工程中，选择局部坐标作为测绘的标准，所以我国早

期的测量坐标数据以1954北京坐标系和1980西安坐标系为参考依据，但这些传统的坐标系精度都不准确，也无法满足当前空间技术的发展

要求，随后在2008年，国家测绘局正式启用全新的大地坐标系，用于现代化测绘，这也就是本文重点探讨的2000国家大地坐标系。

1.坐标转换概述

坐标转换是指通过对坐标系转换和基准的转换，由于地球是一个椭球体，使得空间点的不同坐标所表现的形式需要进行变换。而在坐标转换中，主要包含大地坐标和空间意义坐标，在坐标系的互相转换以及大地坐标系和高斯平面坐标系的转换时，基准的转换主要借助椭

球面上的大地坐标系转换为空间直角坐标系后，使得坐标轴之间既不重合，也不平行[1]。因此针对所需的不同空间直角坐标系中的转换，

主要是转换各项参数的求解计算过程，借助空间三参数或者七参数的方式，能够实现对不同椭球空间直角坐标系的有效转换。

2.坐标转换的原理及方法

2.1坐标系转换流程

对坐标系的转换过程中，整个转换流程如图1所示，首先是对地平面坐标（x，y）进行平面转换，从而得到平面直角坐标系（x，y，

h），再进行投影反算得到大地坐标（B，L，H），可以获得空间直角坐标（X，Y，Z）。当获得空间直角坐标后，再进行反向投影到大地坐标系，最终再次回到地平面坐标（x，y）位置，从而获得对应的经纬度B，L，这种坐标系的转换方式，也叫大地坐标反算，能够很好地实现对坐标系有效转换需求。

2.2坐标系的换算方法

地球因为是一个椭球体，使得不同坐标系的椭球参数各不相同，导致椭球之间缺乏统一的方式实现坐标的有效转换[2]。然而不同的椭球在同一个区域范围时，椭球面的弯曲度比较小，使得不同椭球在同一区域会因为椭球面弯曲度较小而在不同椭球系上存在必然的数字关

系，基于这种理论，就可以实现对区域的模型转换。而在坐标系转换的基本方法中，当前主要使用的转换方法有以下三种，分别是三参数

转换法、七参数转换法以及综合法坐标转换，这三种不同的转换方式有着不同的计算方法。首先是在三参数转化法中，借助两个坐标系中

的X，Y，Z的平移量ΔX，ΔY，ΔZ，从而实现对坐标系的有效转换，针对控制区域内利用该点的方式，对1954北京坐标系和1980西安坐标

系的平面坐标进行测算转换，并得出对应的参数值。其次是在七参数转换法中，相比于三参数转换法，七参数转换法要更加严密，通过

ΔX，ΔY，ΔZ这三个平移量，以及X旋转，Y旋转和X旋转这三个旋转变量，并加上1个比例参数的方式，从而计算出七参数在一个区域内查找出多个已知重合点，当重合点在5个以上且分布比较均匀的情况下，换算成果的资料将会变得更加严密准确。最后是综合法的换算中，将

相似的变换Bursa七参数转换基础上，实现对空间直角坐标残差进行多项的拟合，促使系统误差通过多项式系数的削弱，最终坐标点具有非

常良好的一致性，也能提高坐标的转换精度。在综合法中通过重合点相似变换转换Bursa的方式，能够实现七参数坐标转化模型中的七个数

据，这七个数据分别是3 个平移参数［ΔXΔYΔZ］T、3个旋转参数［εxεy εz］T、1个尺度参数m，借助多项式拟合的方法，可以对相似变换

后的重点残差Vx，Vy，Vz实现拟合计算。

3.坐标系的坐标转换应用

3.1使用ArcGIS坐标转化的方法

在自定义的坐标转换中，可以利用ArcGIS坐标软件将获得的数据导入，随后打开测量软件ArcToolbox工具框中的Data Management

Tools，实现对导入数据的有效管理[3]。借助该工具以投影和变换的方式创建自定义的坐标变换，在这个过程中，可以选择三参数转换法或者七参数转换法，随后对矢量变换投影的方式进行数据管理工具投影与变换，有助于更好地实现定义坐标系转换，完成对其进行应用。

3.2使用AutoCAD坐标转化的方法

而在坐标转换中，通过AutoCAD软件转化时，首先需要点击残差地物编辑坐标的方式转化对应的坐标，随后添加对应的公共点，能够将两个坐标系的点都展示在同一张图上。而通过坐标转换对话框中的拾取功能进行添加，能够将两个坐标系的公共点按照对应的格式存入

到数据文本中，然后点击已有的转换参数下拉菜单选择对应的转换方式。在转换中，如果出现计算数值的偏差，可以点击按钮实现对七参

数数值的有效修改，并在参数设置完成后，针对转换方式中所需的单点、数据以及图形进行数据文件路径的保存，最终可以将所需的数据

或者图件转换成相应的坐标系。 3.3针对转换效果的比较与评定

通过分析对比进行比较后可以发现，2000国家大地坐标系的坐标成果资料来源比较可靠、等级高、精度高以及局部变小，且分布至整个转换区域，而数据成果转换的精度比较良好。对坐标转换精度的评定中，坐标准护岸的精度通常又分为数据库转换精度的评定和点位转

换精度的评定，因此随着数据库转换精度的评定中国，数据库召唤后的图上平均精度必须小于0.1mm，而对应的空间数据库坐标比例尺寸

应该在1:10000之间[4]。在点位转换精度的评定中，根据不同坐标系下重合点的转化后，针对残差中的误差，以残差v作为重合点转换坐标以及重合点已知坐标之差，因此对于n个点的位置而言，坐标转换的精度计算公式如下，其空间直角坐标x，y，z的残差中的误差计算为：

由此可见，2000国家大地坐标系作为我国地理测绘信息的关键地心坐标，对当前信息化测绘体系的构建有着至关重要的作用，同时也推动了各类国土资源空间数据的有效转换。

结束语：由于不同地区的地理坐标转换具有时空限制性的特点，因此导致测量数据参数解算误差也成为了空间坐标转换的误差来源，所以

在我国的测量工程中，推出了2000国家大地坐标系，并根据不同地区的测绘数据进行转换时都以2000国家大地坐标系为准，从而实现以基

础上结合理论研究和实际转换经验优化设计的方式，最终有利于更好地推动我国测绘工作的有效开展，也能满足测绘精度的实际需求。

参考文献：

[1]陆平.国土资源空间数据向2000国家大地坐标系转换方法探讨[J].测绘标准化,2020,36(04):30-34.

[2]王毅.2000国家大地坐标系转换方法的探讨[J].测绘与空间地理信息,2020,43(08):189-191.

[3]方郧农,王博,李婉.2000国家大地坐标系坐标转换精度检测[J].地理空间信息,2020,18(08):129-130+8.

[4]郑灿辉,李帅,曲平,张禹.国土资源空间数据2000国家大地坐标系转换技术方案探讨——以西藏自治区为例[J].测绘与空间地理信息,2020,43(01):211-213.

论2000国家大地坐标系及其转换方法

摘要：2000国家大地坐标系（China Geodetic Coordinate System 2000,简称CGCS2000）是我国新一代地心坐标系，介绍了2000国家大地坐标系（CGCS2000）的定义、实现及其特点，分析了地方独立坐标系的建立情况，阐述了建立地方独立坐标系与2000国家大地坐标系的转换方法，对建立地方坐标系与2000国家大地坐标系的联系有一定的指导意义。

关键词：2000国家大地坐标系；地方独立坐标系；坐标转换

Abstract: the earth Coordinate System 2000 countries (China Geodetic

Coordinate System 2000, hereinafter referred to as CGCS2000) is a new generation of

the Coordinate System in our country, this paper introduces the earth Coordinate

System 2000 countries (CGCS2000) of the definition, realize and its characteristics,

analyzed the place of establishing independent Coordinate System, the article

elaborates establish the local independent Coordinate System and the 2000 national

Coordinate transition method, to establish the local Coordinate System and the earth

Coordinate System 2000 countries of the contact has some significance.

1980西安坐标系统与2000国家大地坐标系转换研究

摘要：本文对1980年西安坐标系统与2000年国家大地坐标系的转换进行了研究。通过对现有资料的分析和对转换方法的探讨，得出了相互转换的数学模型和方法，为地质工程和地图测绘等领域提供了参考和帮助。

1. 引言

1980年西安坐标系统和2000年国家大地坐标系是中国测绘领域的两种主要坐标系统。1980年西安坐标系统是我国在1980年确定的地理坐标系统，而2000年国家大地坐标系是我国在2000年通过国际地球参考框架确定的坐标系统。由于历史原因和技术更新，两种坐标系统之间存在一定的差异，因此需要进行相互转换。本文旨在研究1980年西安坐标系统与2000年国家大地坐标系之间的转换方法，为相关领域的测绘工作提供参考和帮助。

1980年西安坐标系统是我国在1980年建立的大地测量系统，其基准面为克拉索夫斯基椭球体，参考椭球长轴为6378140米、扁率1/298.257。坐标基准面为西安，即以西安天文原点为中央子午线，以西安天文中文为零点建立的坐标系统。而2000年国家大地坐标系则是中国在2000年根据国际地球参考框架制定的坐标系统，其基准面为国际大地图和高程基准，采用国际天文动力学参考系统。两个坐标系统的参考基准面、椭球体参数和坐标系建立方式都有所不同，因此需要相互转换才能进行相关测绘工作。

对于椭球体参数的差异，需要根据不同的椭球体参数建立相应的参数转换模型。一般来说，可以采用七参数模型或者十四参数模型进行转换，根据实际情况确定相应的模型和参数值。

对于基准面的差异，需要进行中央子午线的转换。1980年西安坐标系统以西安天文原点为中央子午线，而2000年国家大地坐标系以国际天文动力学参考系统为中央子午线，因此需要对中央子午线进行相应的转换，得到新的坐标系。

对于坐标系建立方式的差异，需要根据不同的坐标系建立方式确定相应的坐标转换模型和方法。在实际操作中，可以采用各种数学方法和软件工具进行转换计算，得到相应的转换结果。