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基于GNSS数据处理软件TBC的坐标系转换的方法

作者：张振林 路新 张玲霞

来源：《中华建设科技》2015年第08期

【摘 要】本文以某矿区数据为例介绍如何应用TBC 2.5软件解决上述的坐标转换问题。 【关键词】TBC软件；坐标正反算；坐标转换

The process of the data processing and coordinate system conversion based on the TBC software Zhang Zhen-lin，Lu Xin，Zhang Ling-xia

（Survey and Design Institute ， Shandong Yellow River Jinan Shandong 250013） 【Abstract】This article describes that how to use the data of an example of a mining area basing TBC 2.5 software to solve the problem of coordinate transformation.

【Key words】TBC software；Coordinates of the positive and negative balance；Coordinate transition

1. 坐标系及其相互转换的原理方法 1.1 大地坐标和空间直角坐标的转换。

将同一参考坐标系的大地坐标（B，L，H）转换成空间直角坐标系（X，Y，Z）的公式为 XYZ =（N+H）cosβcosL（N+H）cosβsinL[N（1-e2）+H]sinβ

公式中N为卯酉圈的半径；a为参考椭球的长半轴；b为参考椭球的短半轴；e为参考椭球的第一偏心率；f为参考椭球的扁率 f=a-ba。 1.2 不同大地坐标系三维转换。 1.2.1 三参数法。

三参数转换模型是在假设二个坐标轴相互平行的基础上提出的，轴间不存在二套坐标轴的旋转角即欧勒角，而在实际应用中，如果旋转角不大，可以用三参数法近似得进行空间直角坐标系统的转换。

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1.2.2 四参数法。

在我们实际应用中，四参数法也是比较常用的，包含了二个平移参数（ΔX0，ΔY0 ），一个旋转参数（ α）和一个尺度因子（M）。四参数法不需要已知地方椭球和地图通用模型就可以利用最少的点计算出转换参数。 1.2.3 七参数法。

（1）同样我们假设有二个不同椭球即不同原点但是坐标轴相互平行的空间直角坐O1 -X1Y1Z1与O2-X2Y2Z2 ，三个平移参数（ X0，Y0，Z0）、三个欧勒角（εx，εy，εz） 、一个尺度变化参数M，我们称之为七参数法。

（2）用七参数进行空间直角坐标转换常用的是布尔莎公式，其公式如下所示： X2Y2Z2 =（1+M）X1Y1Z1+0 εz -εy-εz 0 εxεy -εx 0 X1Y1Z1+X0Y0Z0

（3）七参数是应用比较广泛的一种坐标转换方法。转换参数可以通过联测一些公共点获得，一般要求不少于三组需要转换的二个坐标系下的公共点坐标对，利用最小二乘法初步计算坐标转换参数，再分析残差重新计算直到满足一定的精度为止。 2. TBC软件的设置 2.1 GNSS数据的导入。

默认模板下新建工程，在“文件”→“导入”，然后浏览文件夹选择好需要导入的数据文件。 2.2 文本数据导入导出格式的建立与编辑。

按照要求都要选择或者新建一个导入导出的数据格式，以大地坐标文本数据文件体为例，点击文件-导入格式编辑器，然后点击新建按按钮，然后点下一步，再进入格式体编辑，编辑字段：[名称][要素代码][北坐标][东坐标][高程]， 完成新导入导出格式的编辑。 2.3 建立坐标系。

例如在TBC软件里面建立北京54坐标系统，过程如下：在菜单栏上点击“工

具”→“coordinate system manager” 进入坐标管理器窗口，在窗口上的菜单栏上点击“编辑”→“增加椭球”输入北京54的椭球参数，输入长半轴和扁率之后软件会自动计算短半轴和偏心率。然后在点击“编辑”→“增加基准转换”→“七参数”，在本文之前已经通过联测的方法求得二组坐标系的公共点坐标，该区域的七参数，输入兖矿地区的七参数。 3. 坐标转换

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3.1 同一椭球上的坐标正反算。

（1）兖矿地区属于中央子午线117度，所以下面以北京54椭球，117度带为例介绍高斯投影的正反算。

（2）坐标正反算是高斯直角坐标系和大地坐标之间进行转换，该转换模型可根据软件自带工具计算即可。 3.2 换代计算。

（1）例：选择西安80 117。和120。两个相邻的投影带，输入相应的西安80的IAG 75地球椭球参数建立二个坐标系统：xian117和xian120。

（2）新建项目-选择坐标系统xian117→导入xian117高斯平面坐标文件→导出大地坐标。将xian117下的直角坐标通过高斯反算转换为大地坐标，然后根据高斯正算计算中央子午线120下的直角坐标。

3.3 把WGS84坐标转换成北京54空间直角坐标。

（1）该数据是通过在某矿区CORS系统建设的过程当中所测得的，测量者所用的测量设备是GPS流动站，测得的是WGS84坐标，但是在工程建设当中常需要把WGS84坐标转换成当地的国家坐标，因此在这以北京54（YKBJ54）坐标为例用七参数方法进行转换。 （2）本次导入的数据文件是天宝的“.dc”WGS84测量文件，导出来的是网格坐标即为北京54坐标再和经过用当地已知点起算并且整体平差的成果数据进行对比如表1所示：

（3）运用同样的方法，也可以在TBC软件里建立新的基准转换和坐标系统然后把大地坐标转换成80坐标和当地的矿区54坐标。 3.4 TBC相对TGO的改进。

TBC较以前的天宝公司的GPS处理软件TGO有些许改进，比如说：TBC软件除了能够处理处理GNSS（包括GPS和GLONASS）数据，在基线处理的精度方面也是优于TGO的，还集成了功能强大的可视工具和建模工具，利用多种视图全面反映数据信息，可以从网络上下载参考站数据、精密星历数据、天线和接收机更新文件等，可以进行表面建模，处理道路、水路数据，进行土石方体积计算，还有个比较新颖的功能就是可以导出叠加到Google Earth里的图像，形象方便得展示成果数据，还可以转换TGO新项目到TBC可用的格式。 4. 结语