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导读

输变电工程三维设计在各种基础地理信息数据和电网工程数据的基础上建立能够提供专业功能的平台，服务于输变电工程建设和生产运维的各个阶段。在规划阶段，以地理信息数据和现状电网数据为基础，融合各种专题数据，建立规划平台，进行各电压等级的电网规划；在可行性研究阶段，以高分辨率卫星影像、电子地图和专题数据为基础数据，建立选线平台，进行选线、选站、工程量统计和预估、电子模板排位及杆塔规划工作；在初步设计和施工图设计阶段，以航空影像、激光雷达数据和专题数据为基础数据，建立优化平台，进行路径优化和站址优化、断面量测和工程量统计；在施工阶段，在地理信息数据的基础上，结合规划设计阶段的输变电工程勘测设计资料，建立施工管理平台，为施工过程提供直观化和精细化管控；在生产运维阶段，以工程建设阶段的数字化成果为基础，建立生产管理平台和运行检修平台，为生产运维服务。

不同类型的地理信息数据源与GIS平台所采用的坐标系不同时需要转换，本次我们主要简单介绍下坐标系的常识。工程中常用的坐标系包括北京54、西安80、国家、WGS84等。

北京54坐标系（BJZ54）

北京54坐标系(BJZ54)是指北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。

年北京坐标系可以认为是前苏联年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。虽然后来建立了西安坐标系，但时至今日，北京54坐标系仍然是在我国使用较为广泛的坐标系。

椭球坐标参数如下：

长半轴a=m；

短半轴b=.m；

扁率α=1/.3；

第一偏心率平方=0.。

西安80坐标系

西安80坐标系是指年西安坐标系，又简称西安大地原点。年4月在西安召开全国天文大地网平差会议上建立。为此有了年国家大地坐标系。

该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称年西安坐标系，又简称西安大地原点，基准面采用青岛大港验潮站－年确定的黄海平均海水面（即国家高程基准）。西安80坐标系，属参心坐标系。

椭球坐标参数如下：

长半轴a=m；

短半轴b=m；

扁率α=1/.。

国家坐标系

国家坐标系，是我国当前最新的国家大地坐标系，英文名称为ChinaGeodeticCoordinateSystem，英文缩写为CGCS。

国家坐标系的原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心；国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元.0的地球参考极的方向，该历元的指向由国际时间局给定的历元为.0的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转，X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元.0）的交点，Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。采用广义相对论意义下的尺度。

椭球坐标参数如下：

长半轴a=m

扁率f=1/.

地心引力常数　GM=3.×m3s-2

自转角速度　ω=7.l15×10-5rads-1

短半轴b=.m

极曲率半径=.m

第一偏心率e=0.8

WGS-84坐标系

WGS-84坐标系（WorldGeodeticSystem一CoordinateSystem），一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向BIH（国际时间服务机构）.O定义的协议地球极（CTP)方向，X轴指向BIH.0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为年世界大地坐标系统。原点是地球的质心，空间直角坐标系的Z轴指向BIH（.0）定义的地极（CTP）方向，即国际协议原点CIO，它由IAU和IUGG共同推荐。X轴指向BIH定义的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z,X轴构成右手坐标系。WGS-84椭球采用国际大地测量与地球物理联合会第17届大会测量常数推荐值，采用的两个常用基本几何参数。WGS-84是修正NSWC9Z-2参考系的原点和尺度变化，并旋转其参考子午面与BIH定义的零度子午面一致而得到的一个新参考系，WGS-84坐标系的原点在地球质心，Z轴指向BIH.0定义的协定地球极（CTP）方向，X轴指向BIH.0的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z、X轴构成右手坐标系。它是一个地固（地心固连）坐标系。

椭球坐标参数如下：

长半径：a=±2（m）；

地球引力和地球质量的乘积：GM=×m3s-2±0.6×m3s-2；

正常化二阶带谐系数：C20=-.×10-6±1.3×10-9；

地球重力场二阶带球谐系数：J2=263×10-8

地球自转角速度：ω=7115×10-11rads-1±0.×10-11rads-1

扁率f=0.。

坐标系统之间转换

坐标系转换分类:

1)不同参心坐标系之间的转换、不同地心坐标系之间的转换；

2)参心坐标系与地心坐标系之间的转换；

3)相同坐标系的直角坐标与大地坐标之间的坐标转换；

4)大地坐标与高斯平面坐标之间的转换；

在两个空间角直坐标系中，假设其分别为O-XYZ和o-xyz，如果两个坐标系的原点相同，通过三次旋转，就可以两个坐标系重合；如果两个直角坐标系的原点不在同一个位置，通过坐标轴的平移和旋转可以取得一致；如果两个坐标系的尺度也不尽一致，就需要再增加一个尺度变化参数。

对于大地坐标和高斯投影平面坐标之间的转换，则需要通过高斯投影正算、高斯投影反算，通过使用中央子午线经度、不同的参考椭球、不同投影面的选择来实现坐标的转换。

三参数、四参数、七参数

（1）七参数：平移变量（Dx、Dy、Dz）、旋转变量（Rx、Ry、Rz）、尺度缩放（K）；三参数：平移变量（Dx、Dy、Dz）、旋转变量=0、尺度缩放=1；

三参数就是七参数的特例；

参数和七参数都是两个空间坐标系之间转换-椭球转换（不同椭球体）。

（2）四参数：暂无统一标准

两个平面坐标系之间转换-平面转换（同一椭球体）；

在不同的椭球之间的转换是不严密的，一般而言比较严密的是用七参数法（包括布尔莎模型，一步法模型，海尔曼特等），即3个平移因子（X平移、Y平移、Z平移），3个旋转因子（X旋转、Y旋转、Z旋转），一个比例因子（也叫尺度变化K）。在工作区内找三个以上的已知点，利用已知点的BJ54坐标和所测WGS84坐标，通过一定的数学模型，求解七参数。若多选几个已知点，通过平差的方法可以获得较好的精度。

如果区域范围不大，最远点间的距离不大于30Km（经验值），可以用三参数（莫洛登斯基模型），即只考虑3个平移因子，而将旋转因子视为0、比例因子视为1，所以三参数只是七参数的一种特例。GPS导航时一般使用三参数就可以达到较高精度，七参数太麻烦而且不实用。

同一个椭球里的转换都是严密的，在同一个椭球的不同坐标系中转换需要用到四参数转换，如深圳既有北京54坐标又有深圳坐标，在这两种坐标之间转换就用到四参数。计算四参数需要两个已知点。

坐标系统转换举例

如果某系统采用WGS-84坐标系作为内部坐标系，而数据源采用的是各类不同坐标系，因此涉及到WGS-84坐标系与北京54、西安80、国家等坐标系之间的转换问题。下面以WGS-84和北京54之间的转换，讲述坐标转换的步骤：

WGS-84转换到北京54坐标，转换步骤如下：在WGS-84椭球下，将地理坐标(B,L,H)即(纬度,经度,高程)转换成空间直角坐标(X,Y,Z)，再根据七参数将WGS-84空间直角坐标(X,Y,Z)转换到北京54椭球下的空间直角坐标(X1,Y1,Z1)，然后在北京54椭球下，将空间直角坐标(X1,Y1,Z1)转换为地理坐标(B1,L1,H1)，最后将地理坐标(B1,L1,H1)转换成投影坐标(x,y,z)，完成转换。

北京54转换到WGS-84与上述过程正好相反：在北京54定义的椭球下，先将投影坐标(x,y,z)先转换为地理坐标(B,L,H)即(纬度,经度,高程)，再将地理坐标(B,L,H)转换成空间直角坐标(X,Y,Z)，然后根据七参数将北京54空间直角坐标(X,Y,Z)转换到WGS84椭球下的空间直角坐标(X1,Y1,Z1)，最后在WGS-84椭球下，将空间直角坐标(X1,Y1,Z1)转换为地理坐标(B1,L1,H1)，完成转换。

地图坐标系

我国的地形图采用高斯－克吕格平面直角坐标系。

在该坐标系中：横轴-赤道，用Ｙ表示；纵轴-中央经线，用Ｘ表示；坐标原点-中央经线与赤道的交点，用Ｏ表示。

赤道以南为负，以北为正；中央经线以东为正，以西为负。我国位于北半球，故纵坐标均为正值，但为避免中央经度线以西为负值的情况，将坐标纵轴西移公里（,米）。

年我国在北京设立了大地坐标原点，采用克拉索夫斯基椭球体，依此计算出来的各大地控制点的坐标，称为北京54坐标系。

6度带、3度带、中央经线

我国采用6度分带和3度分带。

1∶2.5万及1∶5万的地形图采用6度分带投影，即经差为6度，从零度子午线开始，自西向东每个经差6度为一投影带，全球共分60个带，用1，2，3，4，5，……表示．即东经0～6度为第一带，其中央经线的经度为东经3度，东经6～12度为第二带，（更多干货敬请

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