摘要：本文介绍了我国现行测绘坐标系统，现行测绘成果相互转换的基本原理、方法和几种坐标系的转换模型，为测绘坐标系统之间的转换提供了一些参考。
关键词：坐标系统转换,模型,测绘成果
0.引言
每一个国家的大地坐标系的建立和发展具有一定的历史特性。在同一个国家，在不同的历史时期由于习惯的改变或经济的发展变化也会采用不同的坐标系统。在实际生活中，在一些地区由于国家建设的急需，来不及布设国家统一的大地控制网，而建立局部的独立坐标系。而后，再将其转换到国家统一的大地控制网中，这些坐标系的变换都离不开坐标值的转化.随着1964年美国海军武器实验室对第一代卫星导航系统NNSS的研制成功，为测绘资料的全球一体化提供了可能但由于坐标系统的不同，对GPS技术的推广使用造成了一定的障碍。
因此，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资料的统一与共享，坐标转换已成为是一项非常重要的工作。
1.我国现行测绘坐标系统
1.1WGS-84坐标系
WGS-84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统，GPS所发布的星历参数就是基于此坐标系统的。WGS-84坐标系统的全称是WorldGeodiealSystem-84(世界大地坐标系-84)，它是一个地心地固坐标系统。WGS-84坐标系统由美国国防部制图局建立，于1987年取代了当时GPS所采用的坐标系统-WGS-72坐标系统而成为GPS的所使用的坐标系统。WGS-84坐标系的坐标原点位于地球的质心，z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极方向，轴指向BIH1984.0的起始子午面和赤道的交点，l，轴与轴和z轴构成右手系。采用椭球参数为：长半轴a=6378137m扁率f=1/298.25722356。
1.2国家大地坐标系
1.2.11954年北京坐标系
1954年北京坐标系是我国目前广泛采用的大地测量坐标系，是一种参心坐标系统。该坐标系源自于前苏联采用过的1942年普尔科夫坐标系。该坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球，我国地形图上的平面坐标位置都是以这个数据为基准推算的。
1.2.21980年西安大地坐标系
1978年在西安召开的<<全国天文大地网整体平差>>会议上，专家们建议建立我国新的大地坐标系，以改正旧BJ-54坐标系的诸多缺点，1980年完成天文大地网平差，故称为1980年国家大地坐标系。
1.2.3新1954年北京坐标系(新BJ-54)
新1954年北京坐标系(整体平差转换值)是由1980新国家大地坐标系派生得来的，是作为老54系到80系的过渡而存在的。它采用克拉索夫斯基椭球参数。提供的坐标是1980年国家大地坐标系整体平差转换值，坐标精度和80系的坐标精度完全一样。新老54系不存在椭球差异和定位差异，两系统同一点坐标的不同主要是由于一个是全国统一平差的结果，另一个是局部平差结果的缘故产生的。
1.2.4中国2000大地坐标系(CGCS2000)
原点：包括海洋和大气的整个地球的质量中心;定向：初始定向由1984.0时BIH(国际时间局)定向给定，是右手地固直角坐标系;原点在地心;Z轴为国际地球旋转局(IERS)参考极(IRP)方向，X轴为IERS的参考子午面(IRM)与垂直于Z轴的赤道面的交线，Y轴与Z轴和X轴构成右手正交坐标系。
1.3地方坐标系(任意独立坐标系)
在我们测量过程中时常会遇到的如某城市坐标系、某城建坐标系、某港口坐标系等，或我们为了测量方便而临时建立的独立坐标系。
1.4坐标系转换
坐标系的转换主要包括大地坐标系之间，空间直角坐标系之间，平面直角坐标系之间，大地坐标系与空间直角坐标系，三位坐标系与二维坐标系的相互转换。
2.WGS-84坐标转换到1954北京坐标系(1980西安国家大地坐标系)
不同坐标系之间存在着平移和旋转的关系，要使GPS所测量的数据转换为自己需要的坐标，必须求出两个坐标系(WGS-84和北京54坐标系或西安80坐标系)之间的转换参数。两坐标系之间的转换有七参数法、五参数法和三参数法。
一种确定三维空间和二维空间转换参数的新方法—椭球重合法(包括一般椭球重合法和附加固定参数的椭球重合法)，以避开传统方法大地高不准确和投影变形等弱点。它可以用于WGS-84坐标系转换到1954北京坐标系。
3.北京54-西安80坐标系数据转换
北京54坐标与西安坐标之间的转换其实是一种椭球参数的转换，作为这种转换在同一个椭球里的转换都是严密的，而在不同的椭球之间的转换是不严密的，因此不存在一套转换参数可以全国通用，也没有现成的公式来完成转换因此必须利用具有两套坐标值的公共点实现转换。其坐标转换模型有Bursa七参数坐标转换模型和二维高斯平面坐标转换模型。
4.1980国家坐标系向某市地方独立坐标系的转换
要实现1980国家坐标系与地方独立坐标系的转换，必须要解决两种坐标系的投影面不同、投影中央子午线的不同、坐标原点和坐标轴指向的不同。以椭球膨胀法为例说明，其原理：通过椭球膨胀法，改变椭球的参数，以新的椭球作为投影基准，选择穿过测区的中央子午线进行高斯投影，将高斯投影得到的坐标进行坐标相似变换，得到某市的地方独立坐标。
1980国家坐标系向某市地方独立坐标系的转换涉及到投影面和投影中央子午线的改变，而对于平面坐标系中的国家坐标和某市地方独立坐标系，需要用高斯投影反算公式将其转换为大地经纬度。
5.2000国家大地坐标系下点位坐标转换方法
理论上说，实现传统大地坐标系下的点位坐标转换到CGCS2000的方法有下列几种：
(1)利用公共点求解两套坐标系统间的转换参数，利用此转换参数实现转换点位坐标的转换方法，这种方法是国家测绘局推荐使用的方法，该方法的好处是方法简单且技术上比较容易实现。
(2)通过与具有CGCS2000坐标的高等级点联测实现对低等级GPS网进行约束平差的方法实现转换，该方法的好处在于比较直接，操作起来也十分简便。
(3)将具有ITRF框架坐标的点位通过框架转换和历元转换到CGCS2000坐标系，这种方法优点在于它不依赖于任何外部控制点，即不需要周围有CGCS2000坐标的控制点，单个待转换点亦可实现转换。
6.高精度转换模型的建立
我国周边一些国家以及世界上一些发达国家已经建立起新的地心大地坐标系，我国也于2008年启用了新一代地心坐标系—2000国家大地坐标系(简称CGCS2000)，大量测绘成果的坐标因此需要完成转换。为了使转换得到的坐标尽可能地与新坐标系一致，需要使用高精度的坐标转换模型。
坐标系转换过程中常使用的有平均位移模型、莫洛金斯基模型、Bursa模型等，但转换精度不理想，很难达到好于±1m的转换精度。一些国家采用了格网坐标转换方法来实现高精度坐标转换。
格网坐标转换方法具有移动和分区转换的优点，能够对局部变形进行细致的拟合，并保证整体上的连续。格网坐标转换方法的基本思想是，将转换区域划分成规则格网区域，利用公共点的坐标差，采用数学模型计算格网节点的坐标改正量，再通过格网内插得到任意点的坐标改正量，从而实现坐标变换。建立格网的数学模型可以有多种选择，有最小曲率、协方差推估、多元回归、加权平均、多面函数五种模型。
7结束语
本文介绍了我国现行坐标系统并阐述了现行测绘成果相互转换的基本原理和方法，但没有对每一种方法的适用条件，精度进行详细分析和说明。但对相关数据转换软件和有效的应用测绘成果提供了一定参考。
参考文献：
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