坐标转换相关知识科普、四/七参数计算方法及“傻瓜式”转换流程！

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前言

坐标转换隶属于“大地测量学”的范畴，而大地测量学呢，又是整个测绘学科中最基础、最重要，但知识的理论性最强的一门学科。

今天呢，测绘营地将尽量用通俗易懂的语言为大家讲解一下坐标系的区别、几种转换方式、中央子午线的确定等等基本科普知识，然后用尽量“傻瓜式”的操作步骤，一步一步教大家如何利用COORD软件进行四参数和七参数的计算，并介绍坐标点的转换流程。

一

坐标系

（一）坐标系分类

这里暂且将坐标系分为两种，地理坐标系和投影坐标系。

地理坐标系，也称大地坐标系（球面坐标B、L、H）：以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系。地面点的位置用大地经度(B)、大地纬(L)度和大地高度(H)表示。

CGCS2000、北京54、西安80、城市独立坐标系均为地理坐标系。

投影坐标系（平面坐标X、Y）：从参考椭球体按照某种投影方法（如高斯投影，横轴墨卡托投影）投影得到的，它对应于某个地理坐标系。

此时应注意！

测绘里的坐标系和我们中学里学到的平面坐标系xy是相反的！

测绘里北坐标是X，东坐标是Y。

如cad、奥维软件里面对应的坐标，按顺序应该是（东坐标，北坐标）或者可以说成是CAD风格的（X，Y），就是测绘风格的（东坐标，北坐标）。

（二）关于坐标系的表述

我们平时所说的控制点N1的北京54坐标为：（2187995.26,321316.58）

其实严格意义的表述应该为：

N1的平面坐标为：（北坐标2187995.26,东坐标321316.58） ，1954年北京坐标系，高斯3度带投影（带号37），中央子午线111度。

加带号37的完整坐标为（北坐标2187995.26,东坐标37321316.58）。

简单来说，大地坐标是经纬度BL，投影坐标是XY。

（三）三种坐标系的相对位置关系

测绘营地为大家做了一张北京54、西安80、CGCS2000的相对位置关系图，供大家参考，有时候可以用来辅助判断图纸的坐标系。

（四）关于WGS84坐标系

WGS84坐标系是地心坐标系，属于大地坐标系中的一种。

它主要以经纬度和大地高（椭球高）的形式表现。

它一般出现在：

RTK测量手簿的原始数据坐标系

无人机POS定位数据的原始坐标系

由于WGS84坐标系的椭球参数与CGCS2000坐标系的椭球参数极为接近，他们两者的同一经纬度坐标，在相同投影方式下的投影坐标几乎一致，仅有微小差异（毫米级别），在当前测量精度的条件下这种差异是可以忽略的。

因此，可以说WGS84和CGCS2000的坐标是可以等同的，它们的经纬度坐标在不进行参数转换的情况下是一致的。

二

常用的转换方式（针对平面转换）

（一）A平面坐标系——B平面坐标系（后面会用到）

此时，A坐标系（转换前）称为源坐标系，B坐标系（转换后）称为目标坐标系。

涉及的常见转换参数：

二参数：

包含X平移，Y平移

四参数：

包含X平移，Y平移，旋转，尺度（缩放）

七参数，最常用的叫布尔莎七参数：

包含X平移，Y平移，Z平移，X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度（缩放）

（二）相同椭球下，大地坐标系BL——平面坐标系XY（正算）

通过设置椭球参数+投影方式+中央子午线

（三）相同椭球下，平面坐标系XY——大地坐标系BL（反算）

同样通过设置椭球参数+投影方式+中央子午线，进行反推

三

如何确定中央子午线及投影带号

（一）已知加带号的坐标

如北坐标2187995.26,东坐标37321316.58，则中央子午线的经度=37×3=111度。

（二）根据大地坐标经度L

所在地经度范围对应的中央经线请参考下表（来自于奥维官方帮助文档）：

四

计算转换参数必要条件

科普——公共点（该点的2个坐标系统的坐标都知道）

二参数：至少1个公共点的两套坐标

四参数：至少2个公共点的两套坐标

七参数，至少3个公共点的两套坐标

五

转换四/七参数计算方法

准备材料：4个公共点，1个检查点

（5个点均为在海南岛上任意选取的假定点）

计算工具：COORD（笑脸软件）

公共点与检查点分布如下：

（注：海南岛的面积约为3.39万平方公里——来自百度百科）

下面以CGCS2000（源坐标）转换至北京54坐标系（目标坐标）为例：

（一）四参数计算

计算形式：源坐标XY——目标坐标XY

（1）制作参与计算的数据文件

文件格式为txt或者csv都可以，数据存放顺序为：点号，源坐标X，源坐标Y，目标坐标X，目标坐标Y，

（2）设置——计算四参数——文件导入，选择刚刚做好的数据文件——点击计算

然后我们可以看到计算的四参数结果，及其参数精度（用RMS表示，单位米，越小越好）

点击“导出”，可以以txt文本形式导出保存算好的四参数

下面我们点击“确定”——“确定”，将该参数用于计算。

（3）转换参数精度检查（进行数据转换也是这个流程）

输入源坐标（2000坐标）——将转换前后的椭球选成一致的——勾选“平面转换”，勾选两个“平面坐标”——点击“转换坐标”——将转换后的坐标与已知的54坐标进行比较。

（二）七参数计算

计算形式：源坐标BL——目标坐标XY

（1）先将源坐标XY转换成对应椭球的经纬度坐标BL

1、设置投影参数

设置——地图投影——选择“高斯三度带投影”，中央子午线输入111:00:00.000000E——确定

2、选择文件格式

点击“文件转换”——格式——选择第二种格式（点号，北方向X，东方向Y，水准高）——确定

3、选择文件进行转换

浏览，选取2000坐标txt文件——转换前勾选“平面坐标”，转换后勾选“大地坐标”，不勾选任何“坐标转换”方式，前后椭球均为CGCS2000——点击“=＞”——确定设置转换关系

此时在《2000坐标-111-北东.TXT》文件下生成了一个《2000坐标-111-北东.txt1》的文件，重命名把“txt1”改成“txt”、“北东”改成“BL”即可。

此时我们就得到了源坐标的经纬度BL。

（2）制作参与计算的数据文件

文件格式为txt或者csv都可以，数据存放顺序为：点号，源坐标B，源坐标L，源坐标H，目标坐标X，目标坐标Y，目标坐标H

其中两个H可以不填或者填0，格子必须占着。

（3）设置换带中央子午线

设置——换带计算——确定——中央子午线输入111——确定——中央子午线输入111——确定

（4）计算七参数

设置——计算七参数——文件导入，导入刚刚做好的数据文件——前一个椭球选择CGCS2000，后一个椭球选择北京54——点击“计算”

然后我们可以看到计算的七参数结果，及其参数精度（用RMS表示，单位为米，越小越好）

点击“导出”，可以以txt文本形式导出保存算好的七参数

下面我们点击“确定”——“确定”，将该参数用于计算。

（5）转换参数精度检查（进行数据转换也是这个流程）

1、设置中央子午线

设置——换带计算——确定——中央子午线输入111——确定——中央子午线输入111——确定

2、单点转换——输入源坐标（2000坐标）——输入源椭球选择CGCS2000，输出目标椭球选择北京54——勾选“七参数转换”，勾选两个“平面坐标”——点击“转换坐标”——将转换后的坐标与已知的54坐标进行比较

六

结语

不知道大家看得晕乎不晕乎，测绘营地已经尽力了= =

测试数据文件已经上传至网盘，请大家于公众号后台回复“1234”获取测试数据及笑脸软件，并按照本文教程一步一步地熟悉操作。

在文章结尾，测绘营地郑重声明，本文所涉及到的北京54与CGCS2000坐标数据，均为假定坐标，仅为学习测试用，其四参数与七参数计算结果与国家标准的北京54与CGCS2000坐标系转换参数远远不符，无法用于国内任何城市的有效坐标转换。特此说明。

同时强调，根据自然资发〔2020〕95号中《测绘地理信息管理工作国家秘密目录》的规定，2000国家大地坐标系、1954年北京坐标系、1980西安坐标系之间的相互转换参数；国家大地坐标系与相对独立的平面坐标系统之间相互转换精度优于±10厘米的转换参数均属于机密级别，请大家在平时的工作中注意该类参数的保密性！

文章来源：测绘营地

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