摄影测量中地面控制点的坐标转换方法研究

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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn摄影测量中地面控制点的坐标转换方法研究122杨健，宁小刚，张继贤1中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州（221116）2中国测绘科学研究院，北京（100830）E-mail：yangjiancumt@126.com.cn摘要：本文讨论了在进行摄影测量的过程中，如何对地面控制点的坐标进行转换。这种转换既有在同一坐标系中进行的转换，例如将地面控制点的地理坐标转换为高斯坐标；也有在不同坐标系之间进行的转换，例如将54坐标系下的坐标转换为80坐标系下的坐标。本课题开发了一套可以进行地面控制点的坐标进行转换的程序，并利用相关文献中的公开数据进

2、行测试，结果表明程序运算正确，效果良好。关键词：摄影测量；空中三角测量；控制点；坐标转换1前言在进行摄影测量的过程中，空中三角测量是一个非常重要的步骤，空中三角测量解算的结果的优良程度直接关系到后期数字高程模型（DEM）的生成质量。要得到良好的空中三角测量结果的前提是有高精度的控制点参与其中，这个参与有两层含义：（1）控制点的位置要精确地反映在影像上，达到一定的精确才可以使用；（2）控制点的坐标值也要精确，[1]符合一定的要求。前文所述的第一个方面是控制点在影像上的精确定位问题，不在本文的讨论范围之内；本文主要对地面控制点的坐标转换问题进行相关的研究，从而使控制点参与运算的坐标值能够达到相关的

3、精度要求。地面控制点的坐标转换问题是测量领域一个非常重要的研究方向。因为随着GPS及其相关的衍生技术（例如连续运行参考站，英文简称CORS）广泛地应用于大地测量和控制测量，极大地提高了测绘作业效率，使得测绘手段和流程发生了非常大的改变，这些新技术产生的控制点的坐标虽然精度高，可以直接作为控制点使用，但是同时存在一个问题：点位坐标都是基于WGS84椭球的地心坐标，无法直接和我国目前广泛使用的相关参心坐标系下的54坐标或80坐标进行转换。本文就这一问题提出了一些解决方案，同时开发出了一套坐标转换程序，可以进行相关坐标系中的坐标的转换工作，使用相关文献中的公开数据进行实验，实验结果表明程序运行正确，

4、结果良好。2控制点坐标转换程序算法设计地面控制点测量坐标的转换一般指两种情况：（1）同一个坐标系统内的坐标转换。这指的是该坐标系统内的地心坐标系坐标（X，Y，Z），地理坐标（B，L，H），大地坐标（3度带和6度带）（x，y，z）之间的相互转换；（2）不同坐标系统之间的坐标转换。比如说：A坐标系统的坐标值要转换为B坐标系统的坐标值，那么转换的方式有两种：第一，将某点在A坐标系统下的地心坐标系坐标值（XA，YA，ZA）通过布尔莎7参数模型转换为B坐标系统下的地心坐标系坐标值（XB，YB，ZB）；第二，将某点A坐标系统下的地理坐标（BA，LA，HA）通过大地坐标微分公[2]式转换为B坐标系统下的地理

5、坐标（BB，LB，HB）。但是，由于第二种方法较第一种方法而言，使用的参数较多，公式也较复杂，所以本算法设计的时候采用了第一种方案。2.1同一坐标系统内的坐标转换原理与设计-1-中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn同一坐标系统内的坐标转换公式要求理论严密，转换结果精度良好。因此，理论公式的选择要考虑到坐标转换的精度因素、程序的编制因素等。2.1.1地心坐标系坐标（X，Y，Z）转换为地理坐标（B，L，H）实现同一坐标系下的地心坐标系坐标转换为地理坐标，可以分为3个步骤实现：[3]（1）首先，由地心坐标系坐标计算地理坐标纬度值B：−1Zβ=tan()22(1−f)X+Y式

6、2-1、2-223−1Z+e′bsinβB=tan()2223X+Y−aecosβ然后，按上式计算的结果进行下列一次迭代运算：−1β=tan[(1−f)tanB]Z+e′2bsin3β式2-3、2-4−1B=tan()2223X+Y−aecosβ式中：2e′是第二偏心率，2ee′=，b是参考椭球的短半轴，B是地理纬度2(1−f)[3]（2）由地心坐标系坐标计算地理坐标L（L是经度）：−1YL=tan()式2-5X[3]（3）由地心坐标系坐标计算椭球高H：22X+YH=−N式2-6cosBa式中N指的应该是卯酉圈的长度：N=221−esinB2.1.2地理坐标（B，L，H）转化为地心坐标系坐标（

7、X，Y，Z）[3]该算法的实现比较简单，只要注意求值顺序即可，实现公式如下：X=(N+H)cosBcosLY=(N+H)cosBsinL式2-7、2-8、2-92Z=[N(1−e)+H]sinB式中：e指参考椭球的第一偏心率，其他字母的含义与前面相同。2.1.3地理坐标（B，L，H）坐标转化为大地坐标（坐标正算）[2]该算法的实现公式如下：-2-中国科技论文在线http://www.paper.e