測繪工程師論文工程測量中的坐標轉換相關問題

　　每個工程項目在施工之前都需要進行測量，測量的是否準確關系到整個工程項目的施工是否到位，我國也有很多專業從事工程測量的人員。本文是一篇測繪工程師論文范文，主要論述了工程測量中的坐標轉換相關問題。

　　摘 要：要想保證工程的順利進行，就需要對工程施工之前對工程的相應數據和方位有一個全面的掌握，在這里就需要涉及工程測量。總的來說保障工程測量的準確性對整個工程項目來說是非常重要的，但是由于在進行測量過程中還有很多因素對整體測量結果造成影響，這就需要對這些因素有一個明確的獲知，并根據這些因素自身特點提出有效的解決措施。在工程社會實踐研究中，清楚的發現坐標轉換對整個工程測量會產生一些影響，因此這就需要對坐標轉換的類型和方法有一個全面的掌握，促使工程測量的準確性有一定提升。

　　關鍵詞：工程測量,坐標轉換,高程基準,高程投影

　　總的來說建筑物的質量與工程測量之間有非常緊密的聯系，而且在現在社會上對建筑物質量要求不斷提升的過程中，對工程進行準確測量就顯得非常重要。保證工程測量準確性的根本方法在于對工程項目所在地創建有效的坐標系，而且在這個過程中還需要對工程項目整體技術手段做到滿足，對項目實施控制投影變形的時候，對地理子午線也需要進行全面的考慮。這也清楚的說明在不同坐標系內部進行工程測量，其方向和尺度都有很大的不同，而且為了將工程測量結果進行有效統一，還需要在其中涉及合理的坐標轉換。

　　1 大地坐標與直角坐標的換算

　　在對工程進行測量的時候，首先應該考慮的是整個工程的地理環境以及建筑物位置的經緯度，這就需要對工程測量過程中的大地坐標進行全面的分析。大地坐標與傳統的坐標沒有太大的區別，都是通過三個方面實施的，即數學中涉及空間立體坐標系。而且在進行大地坐標與指教坐標之間進行轉換的時候不僅僅需要涉及相應的公式，還需要對地球的軸心變化幅度有一個全面的掌握，這樣對提高工程測量準確性起到非常重要的作用。除此之外還需要對整個過程中的二維大地坐標和我國工程測量中采用的高斯平面坐標之間建立一個數據換算模式，進一步促使測量更加順利的進行。

　　2 三維坐標轉換

　　前面也清楚的說明在目前進行工程測量的時候，并不是對工程項目實施簡單的測量，而是需要對工程在測量過程中進行高程基準和高程投影這兩個步驟。在進行高程投影是坐標系或多或少會發生一些偏移，這就需要對之間發生的偏移進行合理的推算，也就是說在進行工程測量的過程中，還需要涉及三維坐標系轉換。由于空間直角坐標系和大地坐標系都屬于三維坐標，因此在進行三維坐標之間的轉換時還需要對這兩者之間的聯系有一個全面的分析。

　　2.1 空間直角坐標系轉換

　　對于三維坐標轉換來說最常見的就是空間指教坐標轉換，因此這就需要對我國在工程測量中涉及的空間直角坐標系轉換有一個全面的了解。一般來說在進行空間直角坐標系轉換時，需要采用七個參數進行模擬轉換，這七個參數主要包括三個平移參數、三個旋轉參數和一個縮放參數。對平移參數和旋轉參數來說，都是在建筑物本身發生位移或者方位轉換時使用的參數，而縮放參數大多數是在工程進行高程投影過程中涉及的。而且這七個參數在進行轉換的過程中也并不是隨便進行轉換，而是在轉換的時候遵循相應的公式進行。而且社會實踐研究清楚表明在空間直角坐標系之間的數據進行轉換時，主要表達方式是非線性轉換，這為進行工程測量產生很大的阻礙，在進行旋轉參數微小角度測量時，需要采用簡化算法進行相應計算。

　　2.2 大地坐標轉換

　　在進行大地坐標轉換的時候，涉及的轉換參數與空間直角坐標系轉換上涉及的參數沒有太大的差異，只不過大地坐標轉換過程中除了需要將縮放參數轉化為尺度參數，還需要在其中添加兩個橢球變化參數。而且在采用大地坐標轉換進行工程測量還需要在其中使用四個公共點，這就增加了整個工程測量的難度。由于大地坐標轉換比較復雜，這就出現這種轉換不能夠在我國工程測量中得到廣泛應用。

　　3 二維坐標系轉換

　　3.1 國家坐標系間的轉換

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

　　該法只考慮了兩個坐標系統橢球參數和橢球定位定向變化的影響，沒有考慮兩個國家坐標系大地控制點的差別，即國家80坐標系是整體平差結果，而北京54坐標系是局部平差結果。故該轉換方法不嚴密，僅適用于公共點少或無公共點的測區進行局部地形圖轉換。

　　3.2 近似變換法

　　對于國家坐標系之間較低等級的控制點，或2個工程坐標系之間的點，可采用下述方法獲取控制點在新坐標系下的坐標。

　　3.2.1 相似變換法

　　四參數轉換法適合小區域平面直角坐標的換算，特點是新舊坐標系下的幾何形狀不變，但公共點上會存在間隙。為保持公共點的坐標不變，可采用配置法，對非公共點的轉換值進行配置：(1)計算公共點的轉換值的改正數，Vi=已知值-轉換值，公共點的坐標仍采用已知值。(2)計算非公共點j的改正數Vj，并對其進行相應改正。

　　3.2.2 拓撲變換法

　　當采用二階多項式時，共有12個待定系數，用6個公共點可解求，其他點的新坐標由式計算;如果公共點數多于6個，則為最小二乘擬合，這時公共點有間隙，且滿足間隙的平方和最小。式中多項式的形式和階數可根據公共點數目、測區情況和轉換精度選擇。拓撲變換模型簡單，參數求解為典型的線性變換，適合最小二乘求解，但對公共點的數目和分布有較高要求，公共點最好能控制整個轉換區域。

　　3.3 工程坐標系與國家坐標系間的轉換

　　國家坐標系是將測得的地面邊長歸化至橢球面，然后在國家分帶的中央子午線下進行高斯投影;而許多工程坐標系，為了控制投影變形，一般將地面邊長投影到測區平均高程面或指定高程面H0，以測區平均經度為中央子午線進行高斯投影。盡管這種工程坐標系常以一個國家坐標點和一個方位角作為起算基準，但在工程坐標系下，點的坐標與國家坐標系下的也不一致。

　　結束語

　　綜上所述可以清楚地看出在我國進行工程測量的時候，要想保證測量結果的準確和真實，就需要在其中涉及相應的坐標系進行測量。但是由于工程測量中使用的坐標系自身穩定性不能完全保證或者在測量中使用的坐標系也有很大的不同，這就出現工程測量問題。這就需要對坐標進行合理的轉換。在社會實踐研究中清楚的發現我國現在工程測量中使用的坐標有很多種，這就出現坐標轉換方法增多的現象，在對各種坐標轉換方法進行深入研究和工程實踐分析中了解到要想保證工程測量結果與實際相符，就需要根據公共點數量和分布情況選取合適的坐標轉換方法，促使我國工程測量順利進行。

　　參考文獻

　　[1]羅長林，張正祿，梅文勝，鄧勇.三維直角坐標轉換的一種阻尼最小二乘穩健估計法[J].武漢大學學報(信息科學版)，2007(8).

　　[2]羅長林，張正祿，鄧勇，梅文勝，陳本榮.基于改進的高斯-牛頓法的非線性三維直角坐標轉換方法研究[J].大地測量與地球動力學，2007(1).
　　測繪工程師論文發表期刊推薦《測繪與空間地理信息》（月刊）創刊于1978年，由黑龍江省測繪學會主辦。反映測繪學科及地理空間信息科學前沿理論和技術并指導地理信息工作者從事科研、開發、生產的技術性、知識性刊物，主要刊載測繪高新技術、地球空間信息和地理信息系統的前沿理論與技術；地理信息系統工程建設的技術總結與經驗交流；測繪行業管理與改革的先進經驗；測繪生產技術交流、科研成果推廣及教學經驗介紹等；測繪學和地理信息學中的理論探討；國內外地理信息學術動態及測繪科技報道與介紹；測繪科普知識；測繪儀器最新發展等。榮獲連續多年獲中國測繪協會優秀期刊獎。