手持GPS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到CAD地圖的方法

戴志遠

手持GPS外形小巧、使用方便、價格低廉，精度3～5m，達到萬分之一地圖標準。把手持GPS采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到帶坐標的CAD地圖上，對項目審報、規(guī)劃及驗收有很大的幫助。

1. 手持GPS坐標系統(tǒng)的設(shè)置

1.1 我國常用的坐標系

地球并非一個規(guī)則的球體，因各種原因，歷史上形成了多套坐標基準體系，世界常用坐標系為WGS84坐標基準。我國常用北京54坐標系、西安80坐標系。

每套坐標基準分別對應(yīng)空間直角坐標系、大地坐標系（即經(jīng)緯度）、平面直角坐標系。

大地坐標系俗稱經(jīng)緯度坐標，緯度采用赤道為起始0度、北極為90度，經(jīng)度采用格林威治天文臺作為起始0度，向東為正記作東經(jīng)XX度，向西為負記作西經(jīng)XX度。

平面直角坐標體系，一般以米作為計量單位。北方為上-X-正，東方為右-Y-正，將球面坐標投影為平面坐標，常用墨卡托投影、等角圓錐投影、高斯克呂格投影、UTM投影等。

我國常規(guī)的地圖，大都是采用高斯克呂格投影，高斯克呂格投影中央子午線和赤道的投影都是直線，并且以中央子午線和赤道的交點O作為坐標原點，以中央子午線的投影為縱坐標軸，以赤道的投影為橫坐標軸。為了減小投影誤差，以某條經(jīng)線為中心線（中央子午線），左右各取一定經(jīng)度值進行桔子瓣狀分帶投影。如中央子午線兩側(cè)各取3度(合計6度)就稱為六度分帶；取1.5度 (合計3度)，就稱為三度分帶；取0.75度(合計1.5度)，就稱為一點五度分帶。我國為避免橫向Y值出現(xiàn)負數(shù)，以中央子午線處記作500km=500,000m，前再加兩位帶號。

河北省標準地形圖6度分帶及3度分帶范圍和各坐標帶中央子午線分別見表1和表2。

表1 河北省3度分帶范圍（1∶10000及更大比例尺地形圖采用）

表2 河北省6度分帶范圍（1∶25000及更小比例尺地形圖采用）

1.2 手持GPS坐標系的設(shè)置與轉(zhuǎn)換

手持GPS默認坐標為 WGS84，常為大地坐標系，只有平面直角坐標系才能標注到地圖上，因此需要坐標系的設(shè)置、轉(zhuǎn)換。

不同坐標體系間進行轉(zhuǎn)換，需要不同的地球橢球參數(shù)及當(dāng)?shù)毓不c的坐標值。當(dāng)已知一個公共坐標點時，可以計算三參數(shù)，三參數(shù)法精度最差，應(yīng)用范圍小，幾十公里一般只可達到幾至幾十厘米；已知3個公共坐標點時，可以計算七參數(shù)，七參數(shù)法精度最高，在幾十千米的范圍內(nèi)一般可以達到厘米級，轉(zhuǎn)換點距離公共基點的中心越遠，轉(zhuǎn)換誤差越大。手持GPS三參數(shù)即可滿足精度。參數(shù)計算專用軟件很多，大部分都為公開軟件，通過互聯(lián)網(wǎng)可以容易下載。

以常用的集思寶手持GPS為例，默認坐標WGS84，再增設(shè)西安 80（或北京54）坐標。

首先在GPS應(yīng)用的區(qū)域內(nèi)(該區(qū)域不宜過大，建議不超過 30km)，收集 1個基準點的西安80（或北京54）坐標系的坐標值，針對此點用GPS多次讀取WGS84坐標系的坐標值，取其平均值。根據(jù)此WGS84坐標值和所倒入地圖的比例尺，查表1和表2，確定中央子午線的位置。

根據(jù)已知點的西安80（或北京54）和WGS84坐標值、高程值（轉(zhuǎn)換雙方的高程值要相近）、中央子午線，計算出DX、DY、DZ的值。 一般 DX、DY、DZ 值在幾百以內(nèi)。

在電腦上裝入GSIoffice，并在GIS office坐標系統(tǒng)中增設(shè)西安80（或北京54）坐標，輸入 DX、DY、DZ 值，Rx、Ry、Rz、K可設(shè)置為 0，投影類型設(shè)為Transverse-mercator,向東偏移量設(shè)置為500000，南北偏差設(shè)置為 0，比例系數(shù)設(shè)置為1。之后通過微調(diào)三參數(shù)（DX、DY、DZ）校驗坐標系轉(zhuǎn)換精度。每個坐標系的范圍一般不超過30km，如果超過30km可增設(shè)幾個同類坐標系。

2. 采集數(shù)據(jù)與CAD圖形數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換

AutoCAD是水利工程規(guī)劃設(shè)計常用的圖形處理軟件，在使用電子版CAD地形圖時，首先要確認地圖的坐標系。我國地圖一般為西安80坐標系，東西向的Y值（計算機中的x軸）前兩位是分帶號，檢查CAD與地圖的 “單位”和“坐標”的一致性，如果不一致，可采用CAD中的縮放功能或移動功能使其達到一致。

以集思寶手持GPS為例，簡述轉(zhuǎn)換過程。打開GSIoffice，將GPS和電腦連接，將采集數(shù)據(jù)倒入電腦，成為GMT文件，打開這個GMT文件，將坐標設(shè)置為和CAD地圖一致坐標，導(dǎo)出為dxf文件。導(dǎo)出的dxf文件，只是一堆點和多邊形，不能導(dǎo)出文字和字符，為此我們對照GMT文件，標上文字和字符，歸置好圖層，通過CAD中的WBLOCK命令定義為塊，將拾取點的坐標定義為0，將插入單位設(shè)置為和地圖單位一致，打開CAD地圖，通過插入塊功能將采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入CAD地圖。