第卷第期年月連云港化工高等專科學校學報基于和電子地圖交通誘導的參考基準李乃軍劉春連云港國際經濟技術合作公司連云港同濟大學上海摘要從概念模型的角度探討了和電子地圖的參考基準問題同時對坐標轉換的基本關系進行了分析，這些模型可以直接應用于和電子地圖相結合的交通誘導。

關鍵詞全球定位系統（電子地圖參考基準分類號近年來，國內外的許多大城市中出現了采用全球定位系統（和電子地圖相結合的汽車自主導航。

其主要原理就是采用電子地圖描述整個路況靜態信息，并在汽車上裝載來定位，把定位信息和電子地圖進行配準就能確定汽車的基本位置。

如果在總控中心監視電子地圖與裝載的汽車行駛狀況，就能對汽車進行調度如果在汽車內部配上電子地圖，就能實行自主導航。

這項技術目前被智能化交通系統廣泛采用。

它涉及許多理論問題，其中主要的是電子地圖的參考位置如何與接收到的數據進行匹配，即如何把接收到的坐標數據反映到電子地圖上。

本文主要從模型的角度來對這一問題進行探討。

基本概念的定義空間參照系統。

空間參照系統是確定地理目標平面位置和高程的平面坐標系和高程系統的總稱。

平面坐標系分為國家坐標系和獨立坐標系高程分為國家高程系和地方高程系。

一坐標系。

一吮）即年世界大地坐標系，理論上是個以地球質心為坐標原點的地球坐標系。

其地心空間直角坐標系的軸指向國際時間局）定義的協議地球極）方向，軸指向BI的零子午面和赤道的交點，軸與軸軸垂直構成右手坐標系。

它是廣播星歷和精密星歷的參考系。

地面或空間點位在一坐標系中一般都表示為空間三維直角坐標（X，刁，同時也定義了個相應平均地球橢球。

將點位表示成經緯度和大地高。形式，其長半徑和偏心率。

舫盟濫（ 3）地圖投影。

地圖投影是把地球橢球面上的經緯格網和地理要素表示到平面上的數學法則。

按投影面的形狀，地圖投影分為方位投影圓柱投影圓錐投影按投影變形的性質，分為等角投影等面積投影等距離投影。

如地球表面上有點方仲，勸，它在投影面上對應點則一二廠（滬，幻二般投影公式為虧。

丫不同的地圖投影拭和人有不同的形式。

一沙一以滬，幻一甘一，J一，二了一日期一連云港化工高等專科學校學報第卷高斯一克呂格投影。

簡稱高斯投影是種橫軸等角切圓投影。

它把地球視為球體，假想個平面卷成個橫圓柱面并把它套在球體外面，使橫軸圓柱的軸心通過球的中心，球面上根子午線與橫軸面相切。

子午線在圓柱面上的投影為一直線，赤道面與圓柱面的交線是條與該子午線投影垂直的直線。

將橫圓柱面展開成平面，由這條正交直線就構成高斯一克呂格平面直角坐標系。

為減少投影變形，高斯一克呂格投影分為帶帶。

地坐標大地測量中以參考橢球面為基準面的坐標。

地面點尸的位置用大地經度么大地緯度和大地高表示。

當點在參考橢球面上時，僅用大地經度和大地緯度表示。

大地經度是通過該點的大地子午面與大地起始子午面之間的夾角，大地緯度是通過該點的法線與赤道面的夾角，大地高是地面點沿法線到參考橢球的距離。

（ 6）平面直角坐標系。

用直角坐標原理在投影面上確定地面點平面位置的坐標系。

與數學上的直角坐標系不同的是，它的豎軸為軸，橫軸為軸。

在投影面上，由投影帶中央經線的投影為軸赤道投影為橫軸以及它們的交點為原點的直角坐標系稱為國家坐標系，否則稱為獨立坐標系。

國家坐標系。

國家坐標系是個參心坐標系。

它是個國家（或地區）根據自己的實際情況選擇一定元素的參考橢球，對橢球進行定位和定向，即確定了參考橢球的位置，獲得大地原點的大地起算數據和基準面。

我國的國家坐標系主要有北京坐標系和年西安大地坐標系。

點位的表述有種，種表述成為大地坐標另種按統一的帶中央子午線投影，表述成平面坐標伙力和高程獨立坐標系。

在常規測量中，只是種高斯平面直角坐標系，而在考慮觀測數據時，也可以認為是種不同于國家坐標系的參心坐標系。

為建立獨立坐標系要確定坐標系的中央子午線起算點坐標和起算方位投影面高程及測區平均高程異常參考橢球。

在城市測量與工程測量中，一般都建立適合于本地區的地方獨立坐標系。

坐標變換。

指采用一定數學方法將種坐標系的坐標變換為另種坐標系坐標的過程。

坐標系變換三維坐標系轉換三維坐標系間的轉換模型有布爾沙模型莫洛金斯基模型等，布爾沙模型的轉換關系如下了產戈乙月乓乙冬一歲夕一右式中，工，玖，戈，，蛛，乙）分別為點位在種坐標系中的坐標值，兀，乙）為平移參數，倉辦為旋轉參數，群為尺度參數……2三維空間直角坐標與大地坐標之間的轉換定位若采用三維平差的方法，得到的是空間三維直角坐標（x，刁。

而在定位或導航中，所需要的往往是大地坐標（功。

在同一參心坐標系中，兩者的轉換關系為一均，功一哩竺扔矛川，一鉚一了護功一式中，。

為橢球的第一偏心率二。

附石萬了而百為卯酉面的曲率半徑空間三維直角坐第期李乃軍等基于和電子地圖交通誘導的參考基準標取至經緯度取至一與國家坐標系之間的轉換定位所得出的結果都屬于一地心坐標系統工程上使用的大多是國家坐標系，或者是獨立坐標系，（獨立坐標系一般是在國家坐標系基礎上形成的）。

目前，我國正在建立全國高精度的網。

進行地區性測量時，網中至少有點可得到高精度成果，以此作為全網的起算數據，用相對定位法可得到網點的高精度W一坐標的成果利用坐標轉換模型可求得W一坐標系與國家坐標系之間的轉換參數，進而可得到國家坐標系成果。

另一種方法是進行基線向量網的約束平差。

將地面點網中的坐標邊長和方位角作為基線向量網的基準而直接得到平差后的國家坐標系成果。

若要坐標系統轉換后，無論是在公共點上還是在非公共點上，其數值都與已有坐標系值完全一致，則可采用約束平差的方法。

轉換參數的計算對采用獨立坐標系的城市而言，城市獨立坐標系與國家坐標系之間，獨立坐標系與城市坐標系之間也存在著固定的轉換參數。

這些數據資料由當地的測繪主管部門保存，可供需要的用戶使用，但也存在著轉換參數不完整或不準確的情況，這時需要求定套坐標系統之間的轉換參數。

無論是三維的空間坐標系之間，還是二維平面直角坐標系之間的轉換參數的計算，均需已知一定數量的具有套坐標系下坐標值的點（公共公共點的選取與用戶所要求解的參數的精度有關反之，公共點的數量分布與實測精度也影響求解參數的精度。

根據不同的需要在選擇公共點時要考慮（ l）實測精度（ 2）點位的密度（ 3）點位的分布。

當由公共點的坐標分量所組成的條件式的個數大于要求解的未知參數的個數時，采用最小二乘法求解。

車載定位系統的坐標轉換電子地圖的檢查與匹配電子地圖的數據來源于城市基礎地形圖或工程圖，即使是同一城市的地形圖也可能相對于不同的參考系（如有的是國家坐標系，有的是獨立坐標系）城市基礎地形圖是以城市的大地控制測量的成果為基準，城市控制網的改造經歷了由三角網邊角網網這樣個過程。

由于不同的起算數據和測量方法的影響，不同時期的地形圖之間存在著拼接問題參考系不匹配的地形圖需要進行坐標變換。

具體的做法是先根據要轉換的圖幅面積的大小確定一定密度和數量的控制點，并與另一參考系下的控制點聯測然后以這些聯測點為公共點，求解兩平面坐標系的轉換參數，并進一步將這該坐標系下的平面坐標轉換到另一坐標系下。

聯測的方法可以用常規的測量方法或采用定位技術。

用常規的測量方法須按城市測量規范中規定的四等以上的精度實測，采用定位技術須達到級以上的定位精度。

一坐標系與地面坐標系之間的轉換在導航測量中，為實現其定位導航最佳路徑選擇等諸功能，需要使空間信息相對于個相同的參考系，即無論是何種來源的空間數據都需要在同一坐標系下表述。

接收機接收到的衛星信號和差分信號經實時處理以后，得到的是接收機相位中心在一坐標系中的三維空間直角坐標（x，刁或大地坐標（而電子地圖上的數據是城市基礎空間信息的一部分，通常表述為城市獨立坐標系或國家坐標系（以下統稱地面坐標系）的平面坐標和高程，兩者須進行轉連云港化工高等�？茖W校學報第卷換。

將一坐標轉換為地面坐標通常的做法是將一橢球的長半徑加上測區平均高程面相對于一橢球面的平均高程異常，若難以求出此平均高程異常值，也可以采用位置基準點（一般位于城市中心）的高程異常值來代替然后以地面坐標系對應的參考系的中央經線為中央子午線進行高斯投影，轉換為高斯平面坐標為將其轉換到國家或地方獨立坐標系，還須在平面上進行平移和旋轉。

經上述變換，可以將一坐標系下的三維空間直角坐標轉換到地面坐標系下的坐標，其理論上嚴密，計算也有較高的精度，缺陷是沒有直接建立坐標系之間的轉換關系，計算需要反復迭代，在用戶所配置資源有限的情況下，不利于數據實時處理。

可以直接建立以下的轉換關系力一咐無論是采用上面的哪種坐標變換方法，都需要確定坐標轉化參數。

參數的解算與平面坐標系轉換參數的解算，都是在有多余觀測數的情況下按最小二乘法求解。

但W一坐標的獲取只能采用定位技術進行施測，公共點的選擇按每10一的密度選擇，按級以上的精度施測，同時將上述點用四等水準的精度施測，求解出曲面擬合參數，從而將測量的大地高轉化為水準高程。

結論應用于電子地圖，參考基準是關鍵的問題之一這其中涉及坐標系統的確定和坐標之間的相互轉換轉換參數求解等內容。

這些模型基本符合我國現行的參考基準。

在具體應用中，采用上述模型，一方面用于絕對定位，另一方面應用于動態車載定位，是切實可行的。

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