用七参数对快鸟影像数据进行坐标转换的探讨
周创熙 廖顺华
（广西地图制图院 530023）

【摘　要】　WGS1984基准面采用WGS84椭球体，它是一地心坐标系，即以地心作为椭球体中心，目前高分辨率卫星影像数据多以WGS1984为基准，而作为GIS数据通常使用的是54或80坐标或者是地方独立坐标系，如何实现其中的转换，一直是工程施工中关心的热点。本文介绍了基于GPS定位结果计算出的七参数，建立空间转换模型进行坐标转换的探讨。
【关键词】　七参数 空间转换 Erdas

　　近年来遥感科技的飞速发展，遥感卫星影像在空间解析度有相当大的提升，特别是小卫星高分辨率遥感图像的商业化，例如分辨率为0.61米Quickbird遥感卫星。遥感影像成为地理信息系统一个非常重要的信息源，但数据源坐标一般都是WGS-84坐标，数据须转换为我国的54系或80系坐标来使用，所以影像坐标转换成为卫星影像后期制作的一个较为重要的工序。
　　1 七参数的计算
　　若GPS测定的点中部分点的平面坐标已知，对这些已知的平面坐标进行Gauss投影反算计算，可得到大地坐标（B54，L54），再加上大地高h54，由54椭球参数按公式（1）
　　　　　　
　　其中：
　　转换成空间坐标，以表示，则两者的转换关系为：
　　公式（2）
　　　　　　
　　式中：
　　是空间转换坐标平移量；k 为缩放尺度参数；α、β、γ为旋转参数。当已知的平面点多于3个时，由（2）式可以反求出这七个转换参数。
　　2 空间转换模型
　　由已知的WGS84的大地坐标可以通过以下几步转换成平面坐标；
　　2.1 引入解算出的七参数通过公式（2）将换算为；
　　2.2 根据54椭球的椭球参数，按（1）式将换算为大地坐标；
　　2.3 按项目工程需要，确定中央子午线、投影面高程及北向东向平移量，由Gauss投影将投影为Gauss坐标：
　　　
　　3 用Erdas引入七参数进行投影转换操作流程
　　3.1 Erdas 投影文件解读
　　Erdas系统内部预定有一些投影转换参数文件，但是系统提供的投影参数往往不能满足实际需求，用户可以根据实际要求通过编辑投影参数文件spheroid.tab实现自定义投影参数。以下为一个投影参数设置实例：
　　"Krassovsky" {
　　16 6378245.0 6356863.0188
　　"Krasovsky" 0 0 0 0 0 0 0
　　"Afgooye" -43 -163 45 0 0 0 0
　　"System 42/83（Pulkow）" 24 -123 -94 -9.69e-07 1.212e-06 6.3e-07 1.1e-06
　　"Pulkovo 1942" 27 -135 -84.5 0 0 -2.686e-06 2.263e-07
　　}
　　其语法为
　　"Spheroid Name" {
　　Sequential Number Semi-Major Axis Semi-Minor Axis
　　"Spheroid Name" 0 0 0 0 0 0 0
　　Datums ... }
　　Krassovsky是椭球体的名字，16是该椭球体在spheroid.tab文件中的序号，然后就是椭球体的长、短半轴。
　　下面是各个基准面的定义。各基准面按照和WGS84的转换量记录，如：
　　"Datum Name" dx dy dz rw rj rk ds
　　dx，dy 和dz是 x，y，z到WGS84的偏移量（米），rw，rj和rk是omega，phi，kappa到WGS84的旋转量，以弧度和科学记数法表示。ds以科学记数法表示到WGS84的缩放量。
　　经过以上解读，按照以下语法，用户就可以在已有的椭球体中加入datum 或者建立新的椭球体。
　　"Spheroid Name" {
　　Number Semi-Major Axis Semi-Minor Axis
　　"Datum Name 1" dx dy dz rw rj rk ds
　　"Datum Name 2" dx dy dz rw rj rk ds
　　"Datum Name 3" dx dy dz rw rj rk ds
　　"Datum Name n" dx dy dz rw rj rk ds
　　}
　　3.2 参数文件的设定
　　首先打开spheroid.tab文件，然后找到Krassovsky椭球体的参数设置的位置，然后在原来的基础上加入WGS84转换为54坐标的七参数，如下：

　　3.3 投影转换
　　spheroid.tab文件修改完成后，就可以直接用Erdas进行WGS84到54坐标的转换，操作如下：
　　用“Reproject Images”投影转换对话框，输入转换的原始影像文件，并建立转换后的影像文件，然后确定需要转换的结果椭球体、中央子午线及北向东向平移量即可进行转换。具体操作如下：

　　4 结束语
　　用七参数可以实现坐标系的快速转换，但是仍存在一些不足。采用的空间转换模型是一个几何转换，WGS84坐标通过平移、旋转、缩放变换到54 坐标系，转换的准确程度取决于七参数的精度，坐标转换后的快鸟数据作为制图数据精度是足够的，但由于卫星影像还存在着遥感图像的各种几何畸变：遥感器本身引起的畸变；外部因素引起的畸变；处理过程中引起的畸变，所以如果要求更高的精度必须采用多项式方程建立起几何纠正模型进行更进一步的精确纠正。

参 考 文 献
[1] 武汉测绘学院控制测量教研室、同济大学大地测量教研室合编，《控制测量学》（下），测绘出版社，1992
[2] 朱华统、杨元喜、吕志平编著，《GPS 坐标系统的变换》测绘出版社，1994
[3] 王解先、王军、陆彩萍，《WGS-84 与北京54 的转换问题》