北京坐标怎样转换为施工坐标
对利用EXCEL电子表格进行高斯投影换算的方法进行了较详细的介绍,提出了一种简单实用的坐标改正转换方法,介绍了用EXCEL完成转换的思路。
[关键字] 电子表格;坐标转换
作为尖端技术GPS,能方便快捷性地测定出点位坐标,无论是操作上还是精度上,比全站仪等其他常规测量设备有明显的优越性。随着我国各地GPS差分台站的不断建立以及美国SA政策的取消,使得单机定位的精度大大提高,有的已经达到了亚米级精度,能够满足国土资源调查、土地利用更新、遥感监测、海域使用权清查等工作的应用。在一般情况下,我们使用的是1954年北京坐标系或1980年西安坐标系(以下分别简称54系和80系),而GPS测定的坐标是WGS-84坐标系坐标,需要进行坐标系转换。对于非测量专业的工作人员来说,虽然GPS定位操作非常容易,但坐标转换则难以掌握,EXCEL是比较普及的电子表格软件,能够处理较复杂的数学运算,用它来进行GPS坐标转换、面积计算会非常轻松自如。要进行坐标系转换,离不开高斯投影换算,下面分别介绍用EXCEL进行换算的方法和GPS坐标转换方法。
一、用EXCEL进行高斯投影换算
从经纬度BL换算到高斯平面直角坐标XY(高斯投影正算),或从XY换算成BL(高斯投影反算),一般需要专用计算机软件完成,在目前流行的换算软件中,存在一个共同的不足之处,就是灵活性较差,大都需要一个点一个点地进行,不能成批量地完成,给实际工作带来许多不便。笔者发现,用EXCEL可以很直观、方便地完成坐标换算工作,不需要编制任何软件,只需要在EXCEL的相应单元格中输入相应的公式即可。下面以54系为例,介绍具体的计算方法。
完成经纬度BL到平面直角坐标XY的换算,在EXCEL中大约需要占用21列,当然读者可以通过简化计算公式或考虑直观性,适当增加或减少所占列数。在EXCEL中,输入公式的起始单元格不同,则反映出来的公式不同,以公式从第2行第1列(A2格)为起始单元格为例,各单元格的公式如下:
单元格
单元格内容
说明
A2
输入中央子午线,以度.分秒形式输入,如115度30分则输入115.30
起算数据L0
B2
=INT(A2)+(INT(A2*100)-INT(A2)*100)/60+(A2*10000-INT(A2*100)*100)/3600
把L0化成度
C2
以度小数形式输入纬度值,如38°14′20″则输入38.1420
起算数据B
D2
以度小数形式输入经度值
起算数据L
E2
=INT(C2)+(INT(C2*100)-INT(C2)*100)/60+(C2*10000-INT(C2*100)*100)/3600
把B化成度
F2
=INT(D2)+(INT(D2*100)-INT(D2)*100)/60+(D2*10000-INT(D2*100)*100)/3600
把L化成度
G2
=F2-B2
L-L0
H2
=G2/57.2957795130823
化作弧度
I2
=TAN(RADIANS(E2))
Tan(B)
J2
=COS(RADIANS(E2))
COS(B)
K2
=0.006738525415*J2*J2
L2
=I2*I2
M2
=1+K2
N2
=6399698.9018/SQRT(M2)
O2
=H2*H2*J2*J2
P2
=I2*J2
Q2
=P2*P2
R2
=(32005.78006+Q2*(133.92133+Q2*0.7031))
S2
=6367558.49686*E2/57.29577951308-P2*J2*R2+((((L2-58)*L2+61)*
O2/30+(4*K2+5)*M2-L2)*O2/12+1)*N2*I2*O2/2
计算结果X
T2
=((((L2-18)*L2-(58*L2-14)*K2+5)*O2/20+M2-L2)*O2/6+1)*N2*(H2*J2)
计算结果Y
表中公式的来源及EXCEL软件的操作方法,请参阅有关资料,这里不再赘述。按上面表格中的公式输入到相应单元格后,就可方便地由经纬度求得平面直角坐标。当输入完所有的经纬度后,用鼠标下拉即可得到所有的计算结果。表中的许多单元格公式为中间过程,可以用EXCEL的列隐藏功能把这些没有必要显示的列隐藏起来,表面上形成标准的计算报表,使整个计算表简单明了。从理论上讲,可计算的数据量是无限的,当第一次输入公式后,相当于自己完成了一软件的编制,可另存起来供今后重复使用,一劳永逸。
我给你说一下步骤:
1、首先你要明白你的施工坐标是属于独立坐标系还是国家坐标系,他们之间的区别你应该懂,独立坐标系就是自定义坐标系,也就是中央子午线是自己设定的
2、然后你要知道你的施工坐标系的中央子午线,这个很重要
3、然后用软件计算,就是输入你的施工坐标系的中央子午线,然后计算
但愿可以帮助你,还有,那个软件在网站可以下的,百度搜一下测量网站,就可以找到
1,大地坐标(BLH)对平面直角坐标(XYZ)
常规的转换应先确定转换参数,即椭球参数、分带标准(3度,6度)和中央子午线的经度。椭球参数就是指平面直角坐标系采用什么样的椭球基准,对应有不同的长短轴及扁率。一般的工程中3度带应用较为广泛。对于中央子午线的确定有两种方法,一是取平面直角坐标系中Y坐标的前两位*3,即可得到对应的中央子午线的经度。如x=3250212m,y=395121123m,则中央子午线的经度=39*3=117度。另一种方法是根据大地坐标经度,如果经度是在155.5~185.5度之间,那么对应的中央子午线的经度=(155.5+185.5)/2=117度,其他情况可以据此3度类推。
另外一些工程采用自身特殊的分带标准,则对应的参数确定不在上述之列。
确定参数之后,可以用软件进行转换,以下提供坐标转换的程序下载。
2,北京54全国80及WGS84坐标系的相互转换
这三个坐标系统是当前国内较为常用的,它们均采用不同的椭球基准。
其中北京54坐标系,属三心坐标系,大地原点在苏联的普而科沃,长轴6378245m,短轴6356863,扁率1/298.3;西安80坐标系,属三心坐标系,大地原点在陕西省径阳县永乐镇,长轴6378140m,短轴6356755,扁率1/298.25722101;WGS84坐标系,长轴6378137.000m,短轴6356752.314,扁率1/298.257223563。由于采用的椭球基准不一样,并且由于投影的局限性,使的全国各地并不存在一至的转换参数。对于这种转换由于量较大,有条件的话,一般都采用GPS联测已知点,应用GPS软件自动完成坐标的转换。当然若条件不许可,且有足够的重合点,也可以进行人工解算。详细方法见第三类。
3,任意两空间坐标系的转换
由于测量坐标系和施工坐标系采用不同的标准,要进行精确转换,必须知道至少3个重合点(即为在两坐标系中坐标均为已知的点。采用布尔莎模型进行求解。布尔莎公式:
对该公式进行变换等价得到:
解算这七个参数,至少要用到三个已知点(2个坐标系统的坐标都知道),采用间接平差模型进行解算:
其中: V 为残差矩阵;
X 为未知七参数;
A 为系数矩阵;
解之:L 为闭合差
解得七参数后,利用布尔莎公式就可以进行未知点的坐标转换了,每输入一组坐标值,就能求出它在新坐标系中的坐标。 但是要想GPS观测成果用于工程或者测绘,还需要将地方直角坐标转换为大地坐标,最后还要转换为平面高斯坐标。
上述方法类同于我们的间接平差,解算起来较复杂,以下提供坐标转换程序,只需输入三个已知点的坐标即可求解出坐标转换的七个参数。如果已知点的数量较多,可以进行参数间的平差运算,则精度更高。
当已知点的数量只有两个时,我们可以采用简单变换法,此法较为方便易行,适于手算,只是精度受到一定的限制。
详细解算方程如下:
式中调x,y和x\'、y\'分别为新旧(或;旧新)网重合点的坐标,a、b、、k为变换参数,显然要解算出a、b、、k,必须至少有两个重合点,列出四个方程。
即可进行通常的参数平差,解求a、x、b、c、d各参数值。将之代人(3)式,可得各拟合点的残差(改正数)代人(2)式,可得待换点的坐标。
求出解算参数之后,可在Excel中,进行其余坐标的转换。
上次笔者用此法进行过80和54坐标的转换,由于当时没有多余的点可供验证和平差,所以转换精度不得而知,但转换之后各点的相对位置不变。估计,实际的转换误差应该是10m量级的。
还有一些情况是先将大地坐标转换 为直角坐标,然后进行相关转换。
北纬 39. 6”,东经115.9”;门头沟区,北纬39.6o”,东经115.9;
北京市境处于华北平原与太行山脉、燕山山脉的交接部位。东距渤海150公里。她的东南部为平原,属于华北平原的西北边缘区;她的西部山地,为太行山脉的东北余脉;她的北部、东北部山地,为燕山山脉的西段支脉。 市界的地理坐标为:北纬39”26’至41”03’,东经115”25’至 117”30’。北京市区坐标为:北纬39.9”,东经116. 3”。各郊区、县的地理坐标为:房山区,北纬 39. 6”,东经115.9”;门头沟区,北纬39.6o”,东经115.9;大兴县,北纬39.7”,东经116.3”;通县,北纬39.8”,东经116.6”,顺义县,北纬40.l”,东经116.6”;平谷县,北纬40 1”,东经117.1”昌平县,北纬40.2”,东经116.2”;怀柔县,北纬40.3”,东经116.6”;密云县,北纬40.3”,东经116 8”;延庆县,北纬40.4”,东经115.9”。
测量
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