摘要：本文主要介绍不同坐标系下测绘成果进行高程和平面坐标系之间转换的基本方法、地图投影的基本类型。关键词：坐标系、高程异常、正常高、大地高、坐标转换、投影、七参数、四参数Abstract:Thispapermainlyintroducesuerveyingcoordinatesconversionmethodsandtypicalmappingprojectiontypes,thesecoordinatesusuallybasedonthedifferentcoordinatesystem.Keywords:coordinatesystem,Heightanomaly,normalheight,ellipsoidalheight,coordinatesconversion,mappingprojection,Sevenparametersconvert,threeparametersconvert.概述在城市和工程勘察设计过程中，我们经常会遇到某个区域中已有地图资料坐标系不统一，或者在已有部份地图的情况下，我们需要将GPS测量数据、谷歌地球、SRTM网格数据与已有地图资料一起利用进行规划，这时我们就需要将不同来源的数据统一在一个常用的坐标系中，从而在减少外业数据采集工作量的前提下获取满足用图要求的三维地理数据。笔者经常会遇到工程技术人员提出坐标转换中遇到的问题：转换出来的成果往往与地图资料之间存在差异，分析原因主要还是因为对坐标转换的原理不熟悉，使用软件转换坐标过程中参数设置不正确造成的。下面就高程和平面坐标转换原理及方法进行一些简单分析。二、坐标系统我国现有测绘资料平面坐标系基准主要有以下几种：Beijing54坐标系、Xi’an80坐标系、2000坐标系、地方或城市独立坐标系。高程系统基准有1954黄海高程基准、1985国家高程基准。不同的坐标系统框架定义了不同的地球椭球体的中心、长轴半径、扁率。地球上的一个点，在不同的坐标系中其三维坐标表示值是不同的，在工作中如果一个点的坐标所依赖的坐标系与目标坐标系不一致时就需要对这个点进行高程系统和平面系统的转换，方能保证点的正确使用。地图成果是在一定的坐标系框架及投影方式下生成的，使用地图时如果坐标系不同或投影方式不同，就需要进行坐标系转换或投影变换。可以说坐标系转换与投影是紧密联系在一起的，严格来说单纯的坐标转换与投影变换其实是不存在的。高程转换1．不同高程基准下正常高转换：例如，1956高程基准与1985高程基准之间，1985高程基准与城市高程基准之间。两种高程基准面均为正常高系统，高程传递均以水准测量的方式进行，这种情况下的高程统一最简单，而且转换出来各点的高程误差只与原高程基准下各点的高程误差一致。如：广州高程＝1985国家高程＋4.26（m）;广州高程＝珠江高程＋5.00（m），1985国家高程=深度基准高程△85基准与深度基准差。基本公式：H1=H0△;式中H0为转换前高程，H1为转换后高程，△为两高程基准差值。2．高程系统框架不一致的情况，即大地高与正常高之间转换：例如在工程勘测建立控制网过程中我们常用GPS布网的
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，采用GPS高程测量代替常规水准测量，此方法速度快工作量小，但水准测量得出的高程是正常高，是控制点沿垂线到大地水准面的垂直距离，GPS测量高程则是大地高，是控制点沿法线方向到参考椭球面的距离，两者之间存在一个差值。这种情况下我们需要根据用图的精度要求进行转换。当用图范比较小、对高程精度要求不高时我们可以按第一种情况类似的方法进行转换，△的计算可以取各重合点在两个高程基准中的高程差的平均值，计算时需要注意各个重合点在两个高程基准中高程差变化不能太大，可以适当剔除部份较差太大的点重新确定△值，这种方法经常会用在工程规划及预可研阶段。当用图范围较大或者是用图对高程精度要求较高时则需要进行高程拟合，根据用图范围大小选取多个重合高程点进行高程拟合，现阶段常用的高程转换方法主要有绘等值线法、解析法、曲面拟合法。高程异常值ξ会因地形、所处地理位置不同变化，我们只能通过传统的水准测量方法测定部分GPS高程点的大地高，计算出拟合参数后再对其它GPS高程点进行转换。GPS点加测重力测量的方法虽然从理论上是可行的，但对于非专业测会机构来说技术力量、人员、费用要求太高，一般不会采用这种方法。目前我国已经建立了大地水准面模型，相关的精化工作也正在进行，大地水准面模型其实就是一定范围内高程异常的网格数据加密，在GPS测图过程中我们可以利用似大地水准面异常网格数据和GPS点的平面位置进行高程异常值内插，计算出各点的的大地高改正值ξ，对所测GPS点的大地高加以改正，从而得到测点的正常高。大地高与正常高的关系如图一所示。3．当前实际工作中经常会用到谷歌地球和srtm网格数据生成一些地形图，特别是有些边远地区或国外项目的前期规划或预可研阶段，由于资料收集困难或因时间关系来不及对区域地形进行实测，而又需要进行一些初步的整体方案的设计时，大家都会想到利用在谷歌地球上取得的三维坐标、免费的srtm遥感三维数据以及手持GPS绝对定位数据来生成地形图，在此地形图上进行一些选址、布线、方案对比等方面的前期工作，考虑到这些数据的分辩率大多不高，高程精度只能达到米或十米精度，故在进行高程基准转换时只要大概在图上找出几个特征点进行高程比对，然后统一加减一个常数即可。对于工程施工、初步设计等对点的三维精度要求很高的阶段来说，高程应当通过水准测量、GPS点重力测量、全站仪三角高程测量、GPS静态测量加高程拟合等方式获取。四、平面坐标转换1．同一坐标系框架下大地坐标（B,L）与平面直角坐标（x，y）的投影变换首先我们应该明确在同一坐标系下任意一个点的大地坐标与平面直角坐标之间并不是一一对应的关系，同一个（B,L）坐标在不同的投影方式下换算出来的（x，y）是不同的，即便是采用同一种投影方式情况下，所采用的中央子午线、标准纬线、投影比例尺、投影高程基准面不同也会导致换算出来的（x，y）坐标不同。因此，我们在进行经纬度与平面直角坐标之间相互转换过程中首先应弄清投影方式及转换参数再进行转换。几何投影的基本类形如图二所示，条件投影只是在几何投影的基础上增加了一定的数学限定条件（角度、面积、长度变形条件）以满足不同的用图需要，基本投影类型共九种，按投影条件又可细分为相切、相割，可以得到十八种不同的投影方式，将地球上的点按不同的方式投影至圆锥（或圆柱、平面）上面，再展开就可以得到平面图，可以量取不同点之间的坐标、距离、方位、面积等数学要素，最终将抽像的经纬转换为直观的直角坐标，但是不论采用何种投影方式最终得到的平面成果都会产生变形，只能保持距离、方位、面积其中的一种要素不产生变形，无法做到所有要素都不变形。
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