MAPGIS中的几种坐标转换初探
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摘 要：mapgis作为国内优秀的GIS平台之一，在实际的生产实践中得到了广泛的应用和验证。本文通过对实际应用的总结得到6度带与3度带、大地坐标与地理坐标、北京54与西安80等几种不同类型的坐标转换，并初步阐述了转换的基本方式和注意事项。
关键词：MAPGIS 地图投影 坐标转换
中图分类号：P226.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（c）-0011-01
1 地图投影与坐标系
地图投影是按照某种数学规则将椭球球面上的一点与地图平面上的一点相对应，主要参数包括椭球的长半径、短半径、扁率、第一偏心率、第二偏心率等，投影的数学规则有等角映射、等面积映射等。在我国，MAPGIS的地图制图普遍采用的是高斯-克吕格投影，属于等角横切椭圆柱投影，以中央经线和赤道投影后的数据作为坐标轴，在投影的过程中为控制长度的变形一般采用分带投影的方法。在我国的实际应用中1∶2.5～1∶50万的地形图采用的是6度分带，1∶1万以及更大的比例尺采用的是3度分带。
MAPGIS的坐标系属于数学坐标系，与投影平面直角坐标系的X、Y坐标是相反的。在实际应用中，MAPGIS的用户坐标系是由用户指定的二维坐标系，是相对的，与实际地物的定位是无关的。坐标系分为地理坐标系和投影平面直角坐标系。其中地理坐标系为球面坐标，参考平面地是椭球面，利用经纬度进行表示，纬度以赤道作为分界，向北为正，而经度以本初子午线为界，向东为正，坐标以地物的实际经纬度来表示。投影平面直角坐标系又称为大地坐标，是将地球表面投影到平面后得到的互相垂直且有公共原点的平面直角坐标系，参考平面地是水平面，坐标单位为米、千米等。在实际测绘工作中经常用到的坐标系为1954年北京坐标系和1980年西安坐标系，这两者都属于平面直角坐标系。1954年北京坐标系以克拉索夫斯基椭球体为参数，1980年西安坐标系采用的是IAG75地球椭球体参数。总之，所说的地理数据都是为了描述大地水准面上的某一个点，而大地水准面是不规则的，用一个规定的椭球面去拟合这个水准面，用椭球面上的点来近似表示地球上的点[1]。地理坐标转换为大地坐标被称为投影，即将不规则的地球曲面转换为平面。
2 几种不同类型的坐标转换
2.1 6度带与3度带的转换
6度带即经差为6度，从0度子午线开始，自西向东每6度经差为一个投影带，全球公分60个带；3度带即经差为3度，从东经1.5度的经线开始，每隔3度为一带，全球共划分120个投影带。
在进行转换的过程中，首先根据经度计算图幅所在的6度带带号N6和3度带带号N3，计算公式如下：
N6=[经度/6]+1
N3=[（经度-1.5）/3]+1
在此基础上利用MAPGIS的投影变换功能，选择P进行投影变换或B成批文件投影转换，并设置当前投影参数和结果投影参数，参数设置好后点击开始投影即可得到投影后的文件，投影生成的文件仍保存在所选择的目录中。
2.2 大地坐标与地理坐标的转换
大地坐标转换为地理坐标时，首先建立大地坐标的TXT文件，文件中应包含投影后的两列数据X和Y。Y在前，由去除带号的6位数字组成，X在后，由7位数字组成。打开MAPGIS，在坐标系统中选择投影变换功能，在投影变换选项里选择用户文件投影转换程序，坐标投影界面被打开。在打开文件处选择需要进行转换的坐标文件即前述保存的TXT文件，此时在指定数据起始位置处显示输入的文档数据，并依此在用户投影参数、结果投影参数处选择投影参数和结果投影参数。在用户文件选项中设置按行读取数据或按指定分隔符读取数据，可根据自己具体实际应用的需要选择，同时要选择X、Y的坐标列，并设置从X到Y顺序生成点。地理坐标转换为大地坐标与上述过程相反，输入文件同样分为两列，经度在前纬度在后，需要注意的是分带类型和相应分带号的确定。
2.3 北京54与西安80坐标系的转换
北京54和西安80坐标系之间的转换是两种不同的椭球参数之间的转换，常用的方法有七参数布尔莎模型、微分法等，然而在不同的椭球体之间转换是不严密的，没有任何一套转换参数是可以通用的，所以在具体的转换过程中需要给出具体的转换系数来进行转换。根据长期的实践应用经验，七参数布尔莎模型是一种比较严密的坐标转换方法，即通过X、Y、Z坐标的平移、旋转及尺度变化来实现坐标转换。在利用七参数方法进行坐标转换时需要提供3个以上的公共点坐标对。
两者之间的转换通过MAPGIS中的投影转换模块实现。首先需要获取计算区域的三个公共点坐标对，通过投影转换模块下的输入单点投影转换功能中计算出点的弧度值。点击投影转换里的坐标系转换功能来计算转换系数，其中的输入和输出栏中选择需要转换和被转换的坐标系统，单位设置选择米，系统会根据输入的多个公共点自动计算出转换系数。在进行最终投影变换时首先对当前投影和目的投影进行定义，在转换的时候系统会自动调用曾编辑过的坐标转换系数。
2.4 地方坐标系与北京54、西安80坐标系的转换
地方坐标系与北京54、西安80坐标系之间的转换主要有两种方式，一种是误差校正；另一种是投影方式。
误差校正方式需要用户自编程序将所需点的北京54坐标或西安80坐标系的坐标计算出来，利用MAPGIS中的误差校正功能，在输入所需点的实际值时将点所对应的北京54坐标或西安80坐标作为输入的理论值，然后进行误差校正即可。
投影方式即利用两套坐标系中的公共点推求坐标转换系数，利用投影转换中的坐标系转换功能实现转换的精确。在这种方式中应注意，控制点一般选取等级较高的点，在检验转换的正确性时使用低等级的点。
在上述坐标转换的过程中得到的数据可能会存在一定的误差，因此为保证转换数据的精度，在转换的过程中可以设置横坐标和纵坐标的偏移量对转换后的最标志进行修正。
3 结论
文中总结了MAPGIS中常见的几种坐标转换类型，分别阐述了这几种类型的坐标转换的基本方法及注意事项，其中用到最多的是北京54坐标系与西安80坐标系之间的转换。要进行高精度的坐标转换，首先要有准确、高精度的坐标数据，通过设置合理的投影带、中央经线等参数来得到准确的坐标转换。而在实际的应用中，应根据具体的数据信息、投影要求在具体的操作中做相应的调整，以得到符合工作要求的投影坐标。
参考文献
[1] 陶国春.MAPGIS中北京54坐标系与西安80坐标系坐标转换的研究[J].煤炭技术，2010，29（11）：126-127.