利用LGO軟件實(shí)現(xiàn)地方坐標(biāo)到WGS84坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換

摘要：在日常的測(cè)量工作中，有些情況下用戶需要的是某一點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)，而在目前常用的GPS平差軟件中都沒有直接將地方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為WGS84坐標(biāo)的功能。本文通過筆者在某項(xiàng)目中的實(shí)際工作的例子，介紹了一種利用LGO軟件將地方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到WGS84坐標(biāo)的方法。關(guān)鍵詞：LGO軟件；地方坐標(biāo)系；WGS84坐標(biāo)系；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換Abstract:Inthedailymeasurement,insomecases,theuserneedsWGS84coordinatesofsomepoint.However,thecommonusedGPSadjustmentsoftwarecannotdirectlytransformthelocalcoordinatesintoWGS84coordinates.Inthisarticle,basedonthepracticalworkinaproject,theauthorintroducesamethodthatwecantransformthelocalcoordinatesintotheWGS84coordinatesbyusingtheLGOsoftware.Keywords:LGOsoftware;Localcoordinatesystem;WGS84coordinatesystem;coordinatetransformation0引言在GPS測(cè)量工程中，通常要做的是將GPS所采用的WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為實(shí)際工作中所需要的各種地方坐標(biāo)，這項(xiàng)工作在很多平差軟件都能實(shí)現(xiàn)，常用的LGO軟件、TGO軟件、TGPPS軟件、POWERDDJ軟件、SOLUTION軟件、南方測(cè)繪GPS數(shù)據(jù)處理等軟件都能實(shí)現(xiàn)這一功能，而且轉(zhuǎn)換的結(jié)果基本一致，能夠滿足各項(xiàng)精度指標(biāo)要求。但是在有些情況下，需要將地方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為WGS84坐標(biāo)，而以上這些軟件都沒有這種功能，筆者在工作中通過靈活運(yùn)用LGO軟件實(shí)現(xiàn)了由地方坐標(biāo)到WGS84坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。1需要將地方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到WGS84坐標(biāo)的情況大多數(shù)人認(rèn)為測(cè)量時(shí)一般只需要知道地方坐標(biāo)就足夠了，WGS84坐標(biāo)對(duì)于實(shí)際工作用途很小或基本沒用處，但實(shí)際情況并非如此，很多工作的確需要知道某一點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)。1.1GPS導(dǎo)航需要知道較精確的WGS84坐標(biāo)由于WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)是一個(gè)全球性的坐標(biāo)系統(tǒng)，在開發(fā)導(dǎo)航地圖軟件（特別是海洋導(dǎo)航）時(shí)往往采用的就是WGS84坐標(biāo)系，因?yàn)镚PS接收機(jī)所接收的正是WGS84坐標(biāo)，只有WGS84坐標(biāo)準(zhǔn)確了，導(dǎo)航定位才能準(zhǔn)確，只有控制點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)準(zhǔn)確了，才能實(shí)現(xiàn)該目的。1.2進(jìn)行RTK作業(yè)時(shí)需要知道較為準(zhǔn)確的WGS84坐標(biāo)進(jìn)行RTK測(cè)量時(shí)，首先需要求取轉(zhuǎn)換參數(shù)，這就需要知道某幾個(gè)點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)和地方坐標(biāo)，通常地方坐標(biāo)可直接獲得，但WGS84坐標(biāo)往往需要現(xiàn)場(chǎng)采集，如果知道了這些點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)就不用到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)了，可以節(jié)省很多時(shí)間和勞動(dòng)量。1.3一些特殊領(lǐng)域需要知道準(zhǔn)確的WGS84坐標(biāo)在海洋及灘涂測(cè)量時(shí)往往采用WGS84坐標(biāo)，因?yàn)槠涠ㄎ唤Y(jié)果唯一，在涉及到海洋的灘涂征地時(shí)也采用WGS84坐標(biāo)，在修建跨海大橋時(shí)局部區(qū)域需要準(zhǔn)確的WGS84坐標(biāo)。1.4通過轉(zhuǎn)換可以將原有的國(guó)家等級(jí)三角點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)反求出來我國(guó)原有的國(guó)家等級(jí)三角點(diǎn)的坐標(biāo)系為1954年北京坐標(biāo)系或1980年西安坐標(biāo)系，其點(diǎn)位往往位于山頂，觀測(cè)方法為傳統(tǒng)的三角測(cè)量方式，沒有WGS84坐標(biāo)，為了獲取該類坐標(biāo)，需要到實(shí)地采集。如果能夠找到一種有效的方法通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方式得到其WGS84坐標(biāo)，將會(huì)減少很大的工作量。2坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的基本過程坐標(biāo)轉(zhuǎn)換分為同一個(gè)橢球下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和不同橢球下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，其中前一種由于具有相同的橢球參數(shù)，不需要有公共點(diǎn)而只通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換公式就可以轉(zhuǎn)換，因此轉(zhuǎn)換是嚴(yán)密的；后一種由于橢球參數(shù)不一樣，不能夠簡(jiǎn)單地通過公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，需要知道兩套坐標(biāo)系下有公共點(diǎn)才能轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換不是嚴(yán)密的，那么兩個(gè)橢球間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換應(yīng)該是怎樣的呢？一般而言比較嚴(yán)密的是用七參數(shù)法，即確定沿X軸、Y軸、Z軸方向的3個(gè)平移參數(shù)、3個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)以及1個(gè)尺度變化參數(shù)K。要求得七參數(shù)就需要在一個(gè)地區(qū)需要3個(gè)以上的已知點(diǎn)。如果區(qū)域范圍不大，最遠(yuǎn)點(diǎn)間的距離不大于30Km（經(jīng)驗(yàn)值），還可以用三參數(shù)，即只確定X、Y、Z軸方向的平移參數(shù)，而將3個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)及尺度變化K視為0，所以三參數(shù)只是七參數(shù)的一種特例。3利用LGO實(shí)現(xiàn)地方坐標(biāo)到WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的過程3.1要實(shí)現(xiàn)該轉(zhuǎn)換所需要的條件采用本文所介紹的這種方法進(jìn)行地方坐標(biāo)到WGS84坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換計(jì)算，必須至少有三個(gè)以上的點(diǎn)同時(shí)具有WGS84坐標(biāo)系和地方坐標(biāo)系兩套坐標(biāo)系，用來求取七參數(shù)。本文為了驗(yàn)證這種方法的可行性，選用了一批同時(shí)具有兩套坐標(biāo)系成果的控制點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)。3.2在LGO軟件中建立所需要的地方坐標(biāo)系由于軟件設(shè)置中都有WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)，因此該坐標(biāo)系統(tǒng)不用單獨(dú)建立，而地方坐標(biāo)系統(tǒng)由于參數(shù)不一樣，在軟件中沒有設(shè)置，因此需要用戶自行設(shè)置，本文以1954年北京坐標(biāo)系為例建立一個(gè)地方坐標(biāo)系。建立坐標(biāo)系統(tǒng)的主要工作是建立橢球和設(shè)置投影，橢球類型在軟件默認(rèn)的設(shè)置里有北京54橢球的設(shè)置，因此不用另行設(shè)置，直接調(diào)用就可以了；而投影需要進(jìn)行設(shè)置，具體方法為：在LGO主界面下單擊坐標(biāo)系統(tǒng)圖標(biāo)，打開坐標(biāo)系統(tǒng)管理窗口，展開投影欄目-展開TM項(xiàng)，右鍵單擊選擇新建，輸入投影名稱、假定的東坐標(biāo)、假定北坐標(biāo)、緯度原點(diǎn)、中央子午線、帶寬、原點(diǎn)比例系數(shù)，建立好的投影參數(shù)會(huì)在窗口右側(cè)顯示出來，具體情況如圖1所示：圖1建立好投影“tl”后，在坐標(biāo)系統(tǒng)項(xiàng)中建立一個(gè)地方坐標(biāo)系，建立時(shí)選擇的橢球類型為北京54橢球、投影類型為剛建立好的“tl”投影，坐標(biāo)系名稱根據(jù)具體情況加以命名，在本文中命名為“tl54123”。3.3新建一個(gè)項(xiàng)目，將要轉(zhuǎn)換的地方坐標(biāo)導(dǎo)入到該項(xiàng)目中新建一個(gè)項(xiàng)目“tl54”，該項(xiàng)目的坐標(biāo)系統(tǒng)選擇剛剛建立好的坐標(biāo)系統(tǒng)“tl54123”；將地方坐標(biāo)系坐標(biāo)按照如下格式編輯好：點(diǎn)號(hào)，北坐標(biāo)，東坐標(biāo)，高程選擇軟件的輸入功能中的ASCII數(shù)據(jù)選項(xiàng)，按照輸入向?qū)У奶崾緦⒕庉嫼玫淖鴺?biāo)輸入到該項(xiàng)目中，共導(dǎo)入地方坐標(biāo)系坐標(biāo)35個(gè)。3.4新建另一個(gè)項(xiàng)目用于導(dǎo)入WGS84坐標(biāo)新建一個(gè)項(xiàng)目“tlwgs84”，該項(xiàng)目用來導(dǎo)入WGS84坐標(biāo)，WGS84坐標(biāo)可以有兩個(gè)來源，其一是有部分點(diǎn)位有已知的WGS84坐標(biāo)，當(dāng)然這些點(diǎn)位應(yīng)該與項(xiàng)目“tl54”的部分點(diǎn)重合，這種情況下可以將已知的坐標(biāo)按照一定的格式編輯好，以ASCII數(shù)據(jù)方式輸入；如果沒有已知的WGS84坐標(biāo)，就需要用GPS接收機(jī)實(shí)地采集，并求點(diǎn)位分布要均勻，采集完WGS84坐標(biāo)后，通過數(shù)據(jù)輸入功能輸入到LGO軟件中，并進(jìn)行平差。本例中使用的是第一種情況，現(xiàn)在有WGS84坐標(biāo)已知的點(diǎn)也為35個(gè)，且與“tl54”項(xiàng)目中的點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，按照經(jīng)緯度和橢球高的方式將其導(dǎo)入到項(xiàng)目“tlwgs84”項(xiàng)目中。3.5利用基準(zhǔn)和投影工具求取WGS84坐標(biāo)到地方坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換參數(shù)打開“基準(zhǔn)和投影”窗口，該窗口包括上下兩個(gè)視圖，在上視圖中選擇“tlwgs84”項(xiàng)目，在下視圖中選擇“tl54”，這時(shí)匹配標(biāo)簽被激活，點(diǎn)擊匹配標(biāo)簽，選擇其中分布均勻的5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行匹配，觀察匹配結(jié)果，滿足要求后，將其轉(zhuǎn)換參數(shù)保存為“tl84-tl54”，并在保存時(shí)選擇自動(dòng)建立一個(gè)與轉(zhuǎn)換參數(shù)同名的坐標(biāo)系統(tǒng)“tl84-tl54”。3.6從存儲(chǔ)地方坐標(biāo)的項(xiàng)目中輸出這些點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)在轉(zhuǎn)換參數(shù)求取出來之后，就可以輸出所需點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)了，這也是本文最關(guān)鍵的地方，打開存儲(chǔ)地方坐標(biāo)的“tl54”項(xiàng)目，在該項(xiàng)目下輸出WGS84坐標(biāo)，輸出時(shí)注意選擇坐標(biāo)類型為WGS-1984大地坐標(biāo)，單擊坐標(biāo)系統(tǒng)標(biāo)簽，從轉(zhuǎn)換選項(xiàng)列表中選擇剛剛存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)換參數(shù)“tl84-tl54”，然后點(diǎn)擊確定，選擇輸出路徑和文件名輸出WGS84坐標(biāo)。3.7轉(zhuǎn)換結(jié)果比較上文已說明了所試驗(yàn)的35個(gè)點(diǎn)具有兩套坐標(biāo)，為了驗(yàn)證這種方法是否可行，將其中的5個(gè)點(diǎn)作為已知點(diǎn)，其余的30個(gè)點(diǎn)作為檢核點(diǎn)。具體檢核情況見下表:4結(jié)論通過上表可以看出，通過轉(zhuǎn)換的方式獲得的WG