【工程坐標(biāo)系】如何實(shí)現(xiàn)工程xyz平面坐標(biāo)與經(jīng)緯度坐標(biāo)互轉(zhuǎn)?

1.常用的坐標(biāo)系:
WGS84坐標(biāo)系
是國際通用坐標(biāo)系,也叫地球坐標(biāo)系,大名鼎鼎的GPS系統(tǒng)就是采用的WGS84坐標(biāo)系。WGS84坐標(biāo)系對(duì)于具體地方的位置描述可能不如當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系來的準(zhǔn)確,但是它對(duì)全球范圍內(nèi)的位置估計(jì)更準(zhǔn)確。谷歌地圖(非中國境內(nèi))也是采用的WGS84坐標(biāo)系。在進(jìn)行不同坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換的時(shí)候,一般以WGS84坐標(biāo)系作為基準(zhǔn)坐標(biāo)。
北京54坐標(biāo)系
是建國初期提出的地理坐標(biāo)系,因此在早期有比較廣泛的運(yùn)用,有一定比例的數(shù)據(jù)使用的是1954北京坐標(biāo)系。從現(xiàn)代的眼光看,它并不能十分準(zhǔn)確地表達(dá)我國國境內(nèi)的空間位置。
西安80坐標(biāo)系
由于后期意識(shí)到北京54坐標(biāo)系的不足,我國1978年4月在西安召開全國天文大地網(wǎng)平差會(huì)議,確定重新定位,建立的我國新地理坐標(biāo)系,它在中國經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和科學(xué)研究中發(fā)揮了巨大作用。
2000國家大地坐標(biāo)系
我國當(dāng)前最新的國家大地坐標(biāo)系。2018年,我國國土資源系統(tǒng)全面采用2000國家大地坐標(biāo)系,并要求各類國土資源數(shù)據(jù)向2000國家大地坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
地方獨(dú)立坐標(biāo)系
許多城市、礦區(qū)基于實(shí)用、方便與科學(xué)的目的,建立了地方坐標(biāo)系。
總結(jié)一下:地理坐標(biāo)系是用經(jīng)緯度表示的坐標(biāo)系,國際上通用的地理坐標(biāo)系是WGS84坐標(biāo)系。國內(nèi)常用的地理坐標(biāo)系有北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系、2000國家大地坐標(biāo)系以及地方坐標(biāo)系;其中,西安80坐標(biāo)系最為常見,也要少部分是北京54坐標(biāo)系,2000國家大地坐標(biāo)系將是我國今后的主流坐標(biāo)系。在涉及到不同坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化的時(shí)候,通常是把北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系、2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)為通用的WGS84坐標(biāo)系。
2. 投影坐標(biāo)系
拍平地理坐標(biāo)系
地理坐標(biāo)系說到底是個(gè)橢圓體,在曲面上進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的處理分析比較復(fù)雜,顯然不如在一個(gè)平面上進(jìn)行處理來的簡(jiǎn)單高效,所以在地圖制圖和線性量測(cè)時(shí)我們首先考慮把曲面轉(zhuǎn)化成平面。
而這些需求誕生了投影坐標(biāo)系。投影坐標(biāo)系是將三維的地理坐標(biāo)系投影到二維平面上,形成投影坐標(biāo)系,就是地理坐標(biāo)系+投影過程。投影坐標(biāo)系是用距離單位表示的坐標(biāo)系,如米。
投影的方法多種多樣,以下是一些投影轉(zhuǎn)換的方法:

既然有多重地理坐標(biāo)系,投影坐標(biāo)系當(dāng)然也有很多,常用的有:
UTM投影坐標(biāo)系
WGS84地理坐標(biāo)系常采用UTM投影坐標(biāo)系。如何確定一個(gè)地區(qū)的UTM投影帶數(shù)?UTM投影是從180度經(jīng)線開始向東每6°為一個(gè)投影帶,我國從西到東一共跨過了11個(gè)投影帶,每個(gè)投影帶的經(jīng)度范圍如下圖,根據(jù)這張圖我們就能很容易判斷一個(gè)地點(diǎn)的UTM投影帶,以上海為例,上海的經(jīng)度約為東經(jīng)121°,從下圖可知其位于51度帶。

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高斯-克呂格投影坐標(biāo)系
這是中國常用的坐標(biāo)系。我國的地形圖有如下基本比例尺:1:5千,1:1萬,1:2.5萬,1:5萬,1:10萬,1:25萬,1:50萬,1:100萬。其中,大于等于1:50萬的地形圖均采用高斯-克呂格投影,因此,我們平時(shí)接觸到的cad地形圖均為高斯-克呂格投影,絕大多數(shù)為北京54高斯-克呂格投影或者西安80高斯-克呂格投影,知道了這個(gè)知識(shí)大家是不是就能在ArcGIS中定義cad文件的坐標(biāo)啦。
高斯-克呂格投影坐標(biāo)系又分為3°分帶高斯-克呂格投影坐標(biāo)系和6°分帶投影坐標(biāo)系,其中,1:2.5萬,1:5萬,1:10萬,1:25萬,1:50萬這幾個(gè)比例尺的地形圖采用6°分帶,而1:1萬及大于1:1萬的圖采用3°分帶。概括來說,6°帶用于中小比例尺測(cè)圖,3°帶用于大比例尺測(cè)圖,城建坐標(biāo)多采用3°帶的高斯投影,因此,我們?cè)谄綍r(shí)項(xiàng)目中接觸到的基地CAD文件多為3°帶高斯投影,大家可以直接用3°帶來定義坐標(biāo)。3°分帶高斯-克呂格投影從1.5°經(jīng)線開始向東每3°為一個(gè)投影帶。
我國橫跨22個(gè)投影帶,每個(gè)投影帶的經(jīng)度范圍如下圖,根據(jù)這張圖我們就能很容易判斷一個(gè)地點(diǎn)的高斯投影帶。以北京為例,北京的經(jīng)度約為東經(jīng)116°,其位于39度帶。(后面直接操作部分會(huì)給大家詳細(xì)講解如何定義CAD文件的高斯投影).
此外,我國1:100萬地形圖采用蘭勃特投影,這個(gè)使用較少,大家可以忽略。

投影坐標(biāo)系的名字其實(shí)分成三部分:它所使用的地理坐標(biāo)系+以幾度分的投影帶+所在的投影帶。由于投影帶有兩種表示方法:
1.以zone來表示;
2.以中央經(jīng)線來表示。
所以下面我們就這兩種表達(dá)方法分別進(jìn)行舉例說明:
以Zone表達(dá)投影帶
在ArcGIS中,我們可以看到西安80坐標(biāo)系下,有這樣一系列的投影坐標(biāo)系:

以Xian_1980_3_Degree_GK_Zone_30投影坐標(biāo)系為例,這些數(shù)字是什么意思呢?

以中央經(jīng)度表示投影帶
同樣是地理坐標(biāo)系是西安80坐標(biāo)系的例子:
以Xian_1980_3_Degree_GK_CM_102E投影坐標(biāo)系為例,Xian_1980_3_Degree與上面的例子含義都一樣CM_102E表示的是中央經(jīng)線(也就是投影帶的中線)是東經(jīng)102度。
3.工程坐標(biāo)與經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換(下載圖新地球體驗(yàn)工程坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換)
0序:都是位置坐標(biāo),為什么需要來回轉(zhuǎn)換?
電力巡檢當(dāng)中,有桿塔,桿塔作為基本資產(chǎn),需要對(duì)其進(jìn)行維護(hù)管理。而維護(hù)管理過程當(dāng)中最核心的就是知道桿塔在哪,要對(duì)其進(jìn)行什么操作。
第一個(gè)問題是桿塔上圖(平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)經(jīng)緯度):
從單位申請(qǐng)下來的桿塔坐標(biāo)經(jīng)常是excel格式的北京54,西安80或者國家2000平面坐標(biāo)。而一般的地圖引擎支持的都是經(jīng)緯度坐標(biāo)。
第二個(gè)問題是資產(chǎn)更新后的數(shù)據(jù)匯交:
測(cè)繪、修正完的結(jié)果,尤其是自己在地圖上管理的數(shù)據(jù),坐標(biāo)基本都是經(jīng)緯度的,而匯交存檔的數(shù)據(jù)多數(shù)都要求是國家2000平面坐標(biāo)。
第三個(gè)問題是從一種平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)為另一種平面坐標(biāo)
規(guī)則在變化,地方單位都用西安80或者北京54,現(xiàn)在統(tǒng)一到了2000
拿到的坐標(biāo)是80或者54,匯總提交的需要是2000.
為了解決坐標(biāo)系之間的偏差,LSV工程版中新增了【工程坐標(biāo)系設(shè)置】模塊,用戶可以自定義坐標(biāo)系參數(shù)。

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1.平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)經(jīng)緯度
以國家2000為例,選擇我們?cè)鴺?biāo)文件,csv格式
配置源數(shù)據(jù)的坐標(biāo)投影信息:CAD-X(高斯-Y東),CAD-Y(高斯-X 北)【如果真不清楚,x和y互換測(cè)試一下】

轉(zhuǎn)換結(jié)果
2.經(jīng)緯度轉(zhuǎn)平面坐標(biāo)
經(jīng)緯度轉(zhuǎn)平面就更簡(jiǎn)單了,只需要配置一下目標(biāo)平面坐標(biāo)就可以了。

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3.不知道原來拿到的是什么坐標(biāo)投影什么橢球參數(shù)怎么辦?
4參數(shù)配置,我們只需要找?guī)讉€(gè)點(diǎn)作為控制點(diǎn)就可以了。

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4.如何從平面西安80轉(zhuǎn)為平面國家2000?
以經(jīng)緯度作為中間格式
先把54或者80轉(zhuǎn)為經(jīng)緯度,再把經(jīng)緯度轉(zhuǎn)為國家2000
實(shí)際用同一份數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)經(jīng)緯度,經(jīng)緯度轉(zhuǎn)平面完全一致。

原文鏈接:http://www.tuxingis.com/gisvision/knowledge/1114.html
GIS(影像地形)+傾斜模型+CAD+BIM工程設(shè)計(jì)施工應(yīng)用資料合集
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資料目錄(文末附領(lǐng)取方式):
01-GIS+BIM應(yīng)用案例效果圖
02-工程設(shè)計(jì)施工三維可視化工具
03-工程設(shè)計(jì)施工GIS+BIM技術(shù)文檔(8套)
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路橋隧工程項(xiàng)目GIS+傾斜模型+CAD+BIM應(yīng)用案例效果







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中科圖新,全球領(lǐng)先的“無人機(jī)+地理信息”整體解決方案提供商。公司歷時(shí)十年打造了圖新地球系列軟件,在實(shí)景三維、正射影像、CAD、BIM等數(shù)據(jù)融合應(yīng)用方面積累了大量核心技術(shù),已在公路工程、基建工程、電力、礦山等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,累計(jì)服務(wù)超過100萬+行業(yè)用戶。