1、109科协论坛 2009 年第 4 期 （下）科研探索与知识创新1 背景介绍随着地理信息系统的发展 ,GPS 技术已被广泛地应用到城市规划、 城市基础设施管理和土地和地籍管理等众多领域。 在工程实际测量时 , 工程部门一般选择手持 GPS 得到当前测绘点的 GPS 坐标数值 , 这种数值基于的坐标系是协议地球坐标系即 WGS-84 坐标系统 , 而在中国一般工程设计中使用的图纸要求使用的又是基于 1954 年北京坐标系 (BJ-54)的数据 , 不同的坐标系统对测量得到的数据是不同的 , 必须进行相应的模型转换。2 坐标及坐标转换随着测绘事业的发展 , 全球一体化的形成 , 越来越要求全球测绘
2、资料的统一。 由于地球曲率客观存在 , 传统测绘作业通视受到很大限制 , 测绘资料的统一存在巨大的约束， 仅常用的大地坐标系就有 150 余个。 例如 , 在我国建国之后 , 为了尽快搞好基础建设 , 采用了克氏椭球与我国实际相结合的北京 54 坐标系； 随着经济的发展北京 54 坐标系的缺陷也越来越明显 , 特别是对我国经济较发达的东南沿海地区的影响表现得更为明显 , 于是我国 1986 年宣布逐步采用 1980 年大地坐标系 ( 国家 80 坐标系 ), 但在各个规划设计部门至今一直延用基于北京 54 坐标系的数据进行规划设计 , 并在图纸上要求标注。2.1 WGS84 与北京 54WGS
3、 84 坐标系是一种国际上采用的地心坐标系。 坐标原点为地球质心， 其地心空间直角坐标系的 Z 轴指向国际时间局 （ BIH） 1984.0 定义的协议地极 （ CTP）方向， X 轴指向BIH1984.0 的协议子午面和 CTP 赤道的交点， Y 轴与 Z 轴、X 轴垂直构成右手坐标系， 称为 1984 年世界大地坐标系。 这是一个国际协议地球参考系统 （ ITRS） ， 是目前国际上统一采用的大地坐标系。 我国采用 BJ-54 坐标系与前苏联的 1942 年普耳科沃坐标系有关 , 属于参心大地坐标系。2.2 转换的思路在以往的研究中已经有了很多的转换模型， 如平面转换模型和空间转换模型。
4、本文的思路是介绍一个精简模型： 在具体的设计规划工程应用中 , 因为地域覆盖面积相对地球范围小很多 , 故在小范围内将其近似看成平面 , 并把地球近似看成一个标准球体计算 ,只是加入一些修正的上翘量的计算 ,从而大大简化坐标转换工作。 在实际工作中 , 将地球半径 R取 WGS-84 和 BJ-54 的平均值。 进行坐标转换后 , 再将其结果加上特定地区坐标的偏移量而得到最后的转换坐标值 , 经过精度测算 , 可以达到工程要求。3 转换模型介绍（ 1）根据经线、 纬线的定义 , 可以得到 : 相隔 1的两条纬线间的经线长度不变 , 长度为 , ， R 为地球半径。(2) 相隔 1的两条经线间的
5、纬线长度 , 在赤道处为, 越往北 ( 或南 ) , 其长度越短 , 距离为 : ， cosB /180, B 为测量点所在的纬度。(3) 转换问题描述为通过国家测绘资料可以得知 A 点(BJ54 基准点 ) 的国家大地坐标 (x 0, y 0) 以及 WGS84 坐标(B 0,L 0), 现通过工程 GPS 实测得到观测点 P 的经纬度坐标(B1,L 1), 求 P 点的大地坐标 (x 1, y 1)。设 :因为 是微小量， 故 ， 由于 的相对准确性， 采用以上近似是合理的， 得到式 （ 1） ：但是 , 从地表的任一点看 , 实际上是一个扇面逼近 , 而不是标准梯形逼近。 由球的性质可知
6、 , 越接近赤道则越接近梯形。 这样 y 方向必须考虑向上翘的修正量。4 转换数据结果校核在城市区域规划设计任务中 , 首先应测量待规划点的GPS 坐标数据 , 为了方便计算 , 一般在 Excel 中建立表格 ,通过式 (2) 进行坐标数据的转换。 为了校核转换数据 , 还原通过式 (2) 计算得到的北京 54 坐标 , 得到还原出的 WGS84 坐标数据 , 通过校验数据结果可以看出误差很小 , 一般落实到图纸上误差范围在 5 10m 之间 , 在规划设计中可以接受。如何方便地在工程设计中快速转换实测得到的坐标数据是困扰规划、 设计等工程部门已久的一个问题 , 本文通过对转换模型的近似简化 , 推出一个精简的转换公式 , 转换效果完全可以满足工程设计需要。浅谈WGS84坐标向北京54坐标的转换 马山松（新疆公路规划勘察设计研究院 新疆 乌鲁木齐 830002）摘 要： GPS 测量得到的是 WGS84 坐标系下的坐标，而实际应用中较多使用的是北京 54坐标，如何实现 WGS84 坐标与北京 54坐标系的转换，一直是 GPS应用中关心的热点。本文通过对转换模型的介绍，阐述了一种精简的转换模型的过程。关键词： WGS84 北京 54 转换中图分类号： P62 文献标识码： A 文章编号： 1007-3973（ 2009） 04-109-01
