甘肃农业大学学报李启业;龙华
【摘 要】目前线型工程勘测设计前期阶段确定线路方案的依据为1:5万、1:1万比例尺的地形图,其陈旧、新建地物缺失、时势差等缺点直接影响线路走向.提出利用奥维互动地图浏览器下载Google卫星混合图,并通过自编程序批量转换坐标达到辅助勘测设计线型工程的目的.结合驮英水电站110 kV线路工程实例分析其可靠性及高效性,为线型工程前期勘测设计提供一种便捷的方法. 【期刊名称】《广西水利水电》
【年(卷),期】2017(000)004
【总页数】南山集团神秘王国5页(P16-20)
【关键词】奥维互动地图浏览器;Google地图;1:1万地形图;时效;线型工程;勘测设计;坐标转换;驮英水库
【作 者】李启业;龙华
【作者单位】广西水利电力勘测设计研究院,南宁 530023;广西水利电力勘测设计研究院,南宁 530023
【正文语种】中 文
【中图分类】P25:TM75
选线、沿线野外实地勘测调查是线性工程中非常重要的一项工作。线路走向选定工作的好坏会极大影响后期相关专业的工作。传统的选线工作一般是直接在国家1∶1万等基本小比例尺地形图（以下简称地形图）上进行设计。由于国家基本小比例尺地形图现势性大多相对较差，因此设计的线路不但与实地地形相差较大，在进行野外线路调查时常面临着线路走向不直观、定位难等问题。
奥维互动地图是北京元生华公司开发的基于Google API、Baidu API、Sogou API的跨平台地图浏览器，支持Google地图、Google卫星图、百度地图。只需安装一个终端就可以实现不同地图间自由切换显示。分为ios、android、windows、winmobile、Web等多种版本；
奥维互动地图支持离线卫星、线划等地图数据。通过奥维互动地图可以较为方便获取分辩率高、现势性强的卫星图应用于工程的勘测设计。奥维以图像放大级别的高低分级图像的分辨率最高为20级，分辨率约为1 m，覆盖了大部份的地区，目前还以较快的速度在增加覆盖面积；精度略低的地区放大级别也达到15级左右，分辨率约为3 m。只有小部份的地区是出于政治、军事和经济目的有意降低分辨率。Google卫星地图早在几年前就宣布1 m分辨率以上的高清图像已经覆盖了全球1/3人口居住的区域。现在我国大部份的区域均覆盖了放大级别15级以上的卫星影像图。
奥维的卫星图现势性好又易于获取的优势能不能引用到线型工程的设计工作中呢？答案是肯定的。只需把线路及需要调研的点经过坐标转换后加载到安装有奥维地图并带有GPS定位功能的移动设备（手机）上，利用其自带GPS定位功能便可直观地了解当前自己所处的位置与目标线路的距离，前方道路的走向，调研点所处的位置；然后利用其强大的导航功能选取最佳的路线，尽量缩短交通耗时。以最高的效率完成踏勘、走线、调研的任务。综上所述，在实际工作中工程设计人员只要解决了奥维地图采的WGS-84坐标系与工程常用坐标系（1954年北京坐标系、1980西安坐标系、2000国家坐标系）的坐标转换问题，地形图陈旧、新建地物缺失、现势性差等缺点就可以通过奥维地图来弥补。实现地形图与奥 维地图协同设计。因此，针对线型工程勘测设计工作遇到的困难结合奥维互动地图的特点，探索了一套基于奥维互动地图平台开展选线、野外勘测调查工作的方法。
1.1 资料准备及线路设计
在线型工程选线工作中，通常用地形图扫描后，在CAD中通过平移、旋转、缩放与拼接等技术手段对地形图按对应坐标系进行坐标校正（如1954年北京坐标系、1980西安坐标系、2000国家坐标系），获得完整、坐标正确的地形图，然后在图上进行选线设计，如图1所示。
1.2 坐标参数计算与转换
WGS—84坐标与工程常用坐标转换原理都一样，本文主要介绍WGS84与1954年北京坐标系之间的转换。
1.2.1 WGS－84地心坐标系[1]
WGS-84是以地球的质心（质量中心）为原点的地心坐标系，X，Y轴在地球赤道平面内，
Z轴与地球自转轴重合。其几何意义是：坐标系的原点位于地球质心，Z轴指向（国际时间局）BIH1984.0定义的协议地球极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴与X，Z轴正交构成右手坐标系。与其对应的椭球为WGS—84椭球。
1.2.2 1954年北京坐标系
1954年北京坐标系（以下简称BJ—54）是以前苏联的克拉索夫斯基椭球为参考椭球，大地原点在前苏联的普尔科沃的参心坐标系。投影方式为高斯克吕格投影，以3°或者6°带划分整个中国区域。WGS-84椭球几何参数与克拉索夫斯基椭球几何参数不同，两个椭球的几何参数见表1。
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由表1可知，克拉索夫斯基椭球与WGS-84椭球的长半轴相差108 m，短半轴相差107.705 m，两个差值不相等。WGS84坐标系与BJ—54坐标系之间的转换其实是在两个不同参考椭球之间的转换。不同椭球之间的转换是不严密的，也就是说在WGS-84坐标和BJ—54坐标之间是不存在一套转换参数可以全国通用的，在每个地方会不一样，因为它们是两个不同的椭球基准。那么，两个椭球间的坐标转换应该是怎样的呢？一般而言比较严密的是用七参数法，即X平移，Y平移，Z平移，X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K。要求得七参数
就需要在一个地区需要3个以上的已知点，如果区域范围不大，最远点间的距离不大于30 km（经验值），这可以用三参数，即X平移，Y平移，Z平移，而将X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K视为0，三参数是七参数的一种特例。进行WGS-84和BJ-54坐标转换时，一般要经过的流程如图2所示。该流程分为两个步骤：先用3个公共点的坐标对求解七参数，然后将待定点的WGS-84坐标利用解出的七参数，求得其转换到BJ-54平面坐标系的坐标。
奥运会知识
1.2.3 七参数的计算
（1）将3个已知点的BJ-54平面坐标根据克拉索夫斯基椭球参数进行高斯反算，由公式（1）求出这3个点的空间大地坐标（即经纬度坐标）[2]：
在该公式中，B表示大地坐标的纬度，L表示大地坐标的经度，L0为中央子午线的经度，X，Y为BJ-54平面坐标，ρ=206264.806。上式的高斯正算公式是由泰勒级数展开式舍去高于6次项的结果，B，L的计算精度可达0.0001s[2]。
（2）根据BJ-54坐标系的椭球体由（2）式将空间大地坐标（B，L）T换算成空间直角坐标（X54，Y54，Z54）T。人本艺术
该公式中e2表示椭球体的第一偏心率，其余各个符号所表示的内容同公式（1）中对应符号所表示的内容一致[3]。
（3）将GPS测定的3个大地坐标（B84，L84）T，由WGS-84椭球参数，按公式（2）转换成空间坐标形式（X84，Y84，Z84）T。
（4）根据既具有WGS-84坐标又具有BJ-54坐标的3个已知点利用公式（3）可以求出两个坐标系进行转换的7个参数。
布尔沙（Bursa）7参数变换公式为：
（3）式中，（dx，dy，dz）T是进行空间转换时的坐标平移量，k是一个缩放尺度比参数，εx，εy，εz是进行转换时的旋转参数，这就是所谓的七参数。因为有3个公共点的（X，Y，Z）T可列立9个方程，要求7个参数，可得误差方程式（4）为：
将3个公共点的坐标代入（4）式，应用最小二乘原理可以求出7个坐标变换参数的解。
通过上述模型，利用重合点的两套坐标值，采取平差的方法可以求得转换参数。求得转换
参数后，再利用上述模型进行坐标转换（包括重合点和非重合点的坐标转换）。对于重合点说，转换后的坐标与已知值有一差值，其差值的大小反映了转换后坐标的精度。其精度与被转换的坐标精度有关，也与转换参数的精度有关[3]。
1.2.4 WGS-84坐标与1954北京坐标的转换
看门狗芯片（1）利用公式（3）将所有需要转换的WGS-84坐标全部转换为BJ-54坐标。即将（X′84，Y′84，Z′84）T坐标由公式（3）求出（X54，Y54，Z54）T。
（2）根据BJ-54坐标的克拉索夫斯基椭球参数，利用公式（5）将（X54，Y54，Z54）T换算为大地坐标（B′84，L′84）T。
（3）将正算得到的BJ-54大地坐标利用公式（6）进行高斯正算，得到的结果就是所要求的BJ-54平面直角坐标。
上式的高斯正算公式是由泰勒级数展开式舍去高于6次项的结果，x，y的计算精度可达0.001m[2]。在该公式中l=L-L0，其中L表示WGS-84坐标系中某一点的纬度，L0表示该点所在区域的中央经线的纬度。
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