基于ArcGIS技術(shù)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法研究

何 宏

沈陽市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司 遼寧 沈陽 110004

1 引言

隨著科技發(fā)展，我國在大地測量工作方面取得了長足的進(jìn)步，從北京54坐標(biāo)系到西安80坐標(biāo)系，再到國家2000坐標(biāo)系，54坐標(biāo)和80坐標(biāo)都是參心坐標(biāo)系，已都不能適應(yīng)當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展現(xiàn)狀，因此，我們急需建立一個(gè)以地球質(zhì)心為坐標(biāo)原點(diǎn)的新型坐標(biāo)系7已滿足當(dāng)前我國的經(jīng)濟(jì)科技發(fā)展需求。

2 ArcGIS技術(shù)

ArcGIS軟件是美國環(huán)境系統(tǒng)研究所公司(簡稱ESRI公司)研發(fā)的，專門為用戶提供一個(gè)可伸縮的，全面的、系統(tǒng)的GIS平臺(tái)。ArcGIS是一個(gè)建設(shè)完整GIS的軟件集合，它包含了一系列部署GIS的框架，從ArcGIS軟件誕生以來，ArcGIS軟件已更新了很多版本，當(dāng)前比較最新10系列，本文就以當(dāng)前國內(nèi)較流行的10.2.2版本為操作平臺(tái)，進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法的講解。

3 方法研究

(1)傳統(tǒng)方法

a.參數(shù)法。傳統(tǒng)常規(guī)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法為參數(shù)法，主要包括三參數(shù)、四參數(shù)、五參數(shù)、還有七參數(shù)。

參數(shù)法坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的前提是有一定數(shù)目和精度的已知控制數(shù)據(jù),組成觀測方程求出轉(zhuǎn)換參數(shù)，一般情況下這種方法至少需要3個(gè)公共點(diǎn)。

七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型

(2-1)

7 個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)，即3 個(gè)平移參數(shù)(ΔX，ΔY，ΔZ)，三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)，εx、εy、εz，和一個(gè)尺度因子k。通過上述模型可以進(jìn)行兩個(gè)不同空間直角坐標(biāo)系統(tǒng)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，當(dāng)公共點(diǎn)數(shù)為三個(gè)以上時(shí)，便可以通過平差的方法求得七個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)。求得轉(zhuǎn)換參數(shù)后，再利用上述模型進(jìn)行各點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

b.直接法。當(dāng)沒有重合點(diǎn)時(shí)(以54坐標(biāo)和80坐標(biāo)為例)，當(dāng)一個(gè)測區(qū)內(nèi)沒有54和80的公共點(diǎn)時(shí)，我們可以采用以下方法進(jìn)行54與80的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

第一種情況，若測區(qū)內(nèi)既有54和80點(diǎn)，但沒有重合點(diǎn)，我們可在測區(qū)內(nèi)以54坐標(biāo)系為基準(zhǔn)，測出在80坐標(biāo)點(diǎn)上的54坐標(biāo)，從而采用參數(shù)法進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

第二種情況，若測區(qū)內(nèi)只有54坐標(biāo)點(diǎn)，沒有80坐標(biāo)點(diǎn)，我們可以在本測區(qū)的附近尋找80已知點(diǎn)坐標(biāo)或是54和80坐標(biāo)點(diǎn)的重合點(diǎn)坐標(biāo)，在利用參數(shù)法進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

第三種情況，若是在上面條件都不滿足的情況下，我們只能根據(jù)平時(shí)的積累，采用一個(gè)與本地區(qū)相接近的坐標(biāo)平移改正量進(jìn)行計(jì)算。

(2)基于ArcGIS技術(shù)10.2.2版本軟件命令實(shí)現(xiàn)參數(shù)法進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

a.基于同一基準(zhǔn)面，如西安80例，地理坐標(biāo)和平面坐標(biāo)，可以有固定公式轉(zhuǎn)換，ArcGIS可以直接轉(zhuǎn)換，工具的位置:Data mangement tools下的projections and transformations(投影和變換)中下面project(投影)命令。

b.不同基準(zhǔn)面坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換.

首先應(yīng)用命令Create Custom Geographic Transformation(創(chuàng)建自定義地理(坐標(biāo))變換)命令，創(chuàng)建確定不同基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換七參數(shù)，再用投影 (Project)選擇新建的投影參數(shù)后，轉(zhuǎn)換完成。

c.直接法

當(dāng)有兩個(gè)以上重合點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)或者圖形形狀一致，只是坐標(biāo)系不同時(shí)，我們可以采用直接轉(zhuǎn)換方法。直接法要求地塊面積不大，轉(zhuǎn)換完成后基本能滿足國土調(diào)查、野外勘察等相關(guān)工作。

具體方法是用ArcGIS軟件中的spatial adjustment命令進(jìn)行圖形轉(zhuǎn)換，選擇4-5個(gè)相同形狀的點(diǎn)，點(diǎn)擊Adjust命令后，轉(zhuǎn)換完成。轉(zhuǎn)換精度能達(dá)到厘米級(jí)，基本能滿足一般工作需求。

4 結(jié)論

本文通過基于ArcGIS技術(shù)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法研究的詳細(xì)論述，分析他們之間內(nèi)在關(guān)系，并提出用ArcGIS軟件解決坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的常用方法，建立不同坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，可以對(duì)不同坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換提供參考作用。