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摘 要

随着工程建设的兴起，工程测量坐标系在社会生产生活中发挥着日益重要的作用。工程测量坐标系种类繁多，为了统一不同坐标系间的测绘成果，研究各种测量坐标系的建立及其相互转换方法意义重大。

本文首先介绍了工程测量坐标系的基本概念，介绍了我国测量中常用的1954北京坐标系、1980西安坐标系、WGS-84坐标系和CGCS2000国家大地坐标系。详细介绍了工程测量中常用的国家统一坐标系、地方独立坐标系以及假定坐标系的建立方法。通过对坐标转换理论的分析和已有坐标转换算法模型的研究，介绍了不同坐标系下和不同坐标基准下的坐标转换方法。同时详细分析了工程测量中常见的独立坐标系、国家统一坐标系、WGS-84坐标系以及假定坐标系之间的转换。

根据各种坐标转换算法，利用VB编程语言，实现了坐标转换程序设计。该程序界面友好，功能齐全，操作简单。

关键词：工程测量坐标系，坐标转换，坐标基准，转换参数

THE ESTABLISHMENT OF THE ENGINEERING SURVEYING COORDINATE SYSTEMS AND DESIGN OF COORDINATE SYSTEMS CONVERSION PROGRAM

Abstract

With the rise of engineering construction,engineering surveying coordinate systems play an increasingly important role in the production and the life of society.As engineering surveying coordinate systems are of a wide range,studying on establishment method of surveying coordinate systems and coordinate transformation models is significant to integrate the surveying and mapping results in different coordinate systems.

This paper introduces the basic concepts of engineering surveying coordinate systems,the widely used 1954 Beijing coordinate system,the 1980 Xi'an coordinate system,the WGS-84 coordinate system and the CGCS2000 coordinate system in our China,as well as the establishment method of national coordinate system, common local independence coordinate system and assuming coordinate system frequently used in engineering surveying in detail.By the theoretical analysis of surveying coordinate transformations and research on coordinate transformation algorithm models,introducing coordinate transformation methods of different coordinate systems and different coordinate datums,and analyzing the conversion in common local independence coordinate system,national coordinate system,WGS-84 coordinate system and assuming coordinate system in engineering surveying at length.

According to the various coordinate transformation algorithms,achieving a coordinate transformation design with VB programming language.The program has a friendly interface, complete function and simple operation.

KEY WORDS:engineering surveying coordinate system,coordinate transformation,coordinate datum,conversion parameter

目 录

第一章 绪论 1

1.1 论文研究的背景与意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 研究内容与技术路线 3

1.3.1 研究的主要内容 3

1.3.2 研究的技术路线 3

第二章 工程测量坐标系的建立 4

2.1 工程测量坐标系基本概念 4

2.2 国家统一坐标系 4

2.2.1 高斯投影 4

2.2.2 高斯投影分带 5

2.2.3 高斯投影坐标 5

2.3 独立坐标系 6

2.3.1 独立坐标系投影长度变形 6

2.3.2 独立坐标系的建立方法 8

2.4 假定坐标系 8

2.4.1 假定坐标系建立场合 8

2.4.2 全站仪法建立假定坐标系 8

2.5 常见工程测量坐标系的建立方法 9

2.5.1 线路工程测量坐标系的建立 9

2.5.2 桥梁工程测量坐标系的建立 9

第三章 坐标转换模型及其应用 11

3.1 三种等价坐标系 11

3.1.1 空间直角坐标系 11

3.1.2 大地坐标系 11

3.1.3 平面直角坐标系 12

3.2 坐标系转换 12

3.2.1 大地坐标与空间直角坐标的转换 12

3.2.2 大地坐标与高斯平面直角坐标的转换 13

3.3 坐标基准转换 16

3.3.1 四参数转换模型 16

3.3.2 七参数转换模型 17

3.4 公共点粗差剔除方法 19

3.4.1 方差比值检验法 19

3.4.2 降权迭代法 20

3.5 坐标转换参数求解 21

3.6 坐标转换精度评定 22

3.6.1 坐标转换精度限差要求 22

3.6.2 坐标转换精度估计公式 22

3.7 常见工程测量坐标系之间的转换 23

3.7.1 与CGCS2000国家坐标系的转换 23

3.7.2 与WGS-84坐标系的转换 23

3.7.3 假定坐标系与测量坐标系之间的转换 25

第四章 坐标转换程序设计与实现 26

4.1 坐标转换程序设计 26

4.1.1 开发工具 26

4.1.2 程序总体设计 26

4.1.3 程序功能设计 26

4.1.4 程序流程设计 27

4.2 测量坐标转换程序应用 28

4.2.1 程序主界面 28

4.2.2 坐标系转换功能 28

4.2.3 坐标基准转换功能 30

4.2.4 辅助功能 31

第五章 总结与展望 32

5.1 总结 32

5.2 程序功能 32

5.3 展望 32

致 谢 33

参考文献 34

绪论

1.1 论文研究的背景与意义

1.1.1 研究背景

建国以来，我国大力发展工程建设，工程测量技术也随之兴起。初期，为了保证我国测绘事业的顺利开展，先后建立起1954北京坐标系和1980西安坐标系，作为基础测绘保障。然而，随着空间定位技术的快速发展，作为参心坐标系的1954坐标系和1980西安坐标系已经很难满足高精度坐标定位技术的进一步发展需求[^[1]]。

由于空间定位技术和信息技术的迅猛发展，如果继续采用二维、参心、低精度、静态的大地坐标系统和相应的基础设施作为我国现行应用的测绘基准，必然会带来越来越多的不协调问题[^[2]]。所以，为了保障我国测绘事业的持续发展，基于当时社会生产力和科学技术发展对大地坐标系的需求以及大地坐标系的国际发展趋势，我国政府在2008 年7月1日正式启用了CGCS2000国家大地坐标系[^[3]]。

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