CAD下实现数字地形图坐标系转换
第４１卷第６期２０１８年６月测绘与空间地理信息ＧＥＯＭＡＴＩＣＳ＆ＳＰＡＴＩＡＬＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ.４１ꎬＮｏ.６Ｊｕｎ.ꎬ２０１８收稿日期:２０１７－０３－１３作者简介:谢园园(１９９３－)ꎬ女ꎬ辽宁锦州人ꎬ地理信息系统专业硕士研究生ꎬ主要研究方向为ＧＩＳ技术应用ꎮＣＡＤ下实现数字地形图坐标系转换谢园园ꎬ王崇倡(辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院ꎬ辽宁阜新１２３０００)摘要:随着我国城市化进程的不断推进ꎬ乡镇城区改建建设项目也是方兴未艾ꎬ在城市的各项施工建设中ꎬ为了统一测量成果ꎬ需要进行数字地形图的坐标转换ꎮ因此从布尔沙模型原理出发ꎬ对求解坐标转换参数和高斯投影坐标正反算进行了深入研究ꎮ选用Ｃ＃语言实现了脱离ＣＡＤ环境ꎬ直接操作ＤＸＦ文件ꎬ从而完成图件坐标转换的功能ꎮ该系统操作方便㊁灵活而且可以批量计算ꎬ同时计算结果满足了一定的精度要求ꎮ关键词:数字地形图ꎻ坐标转换ꎻ高斯正反算ꎻ布尔沙模型中图分类号:Ｐ２２６＋.３㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１６７２－５８６７(２０１８)０６－０１９２－０３ＲｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＤｉｇｉｔａｌＴｏｐｏｇｒａｐｈｉｃＭａｐＣｏｏｒｄｉｎａｔｅＳｙｓｔｅｍＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＣＡＤＸＩＥＹｕａｎｙｕａｎꎬＷＡＮＧＣｈｏｎｇｃｈａｎｇ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｕｒｖｅｙｉｎｇꎬＭａｐｐｉｎｇａｎｄＧｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅꎬＬｉａｏｎｉｎｇＴｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＦｕｘｉｎ１２３０００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｗｉｔｈｔｈｅａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙꎬｔｈｅｖｉｌｌａｇｅｓａｎｄｔｏｗｎｓｉｎｕｒｂａｎｅｘｔｅｎｄｅｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｒｅｂｏｏｍｉｎｇｄｅ￣ｖｅｌｏｐｍｅｎｔ.ＩｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｉｔｙꎬｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｓｕｓｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｏｆｅａｃｈｃｉｔｙｆｏｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔꎬＩｎｏｒｄｅｒｔｏｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｕ￣ｎｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓꎬｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ.Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｆｏｒｍｕｌａｏｆｃｏ￣ｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｍａｋｅｓａｄｅｅｐｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｓｅｖｅｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＢｏｏｌｅａｎｓａｎｄａｎｄｔｈｅｆｏｒｗａｒｄａｎｄｉｎｖｅｒｓｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＧａｕｓｓ'ｓｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ.ＢｙｕｓｅｄｏｆｔｈｅＣ＃ｌａｎｇｕａｇｅｔｏｏｐｅｒａｔｅｔｈｅＤＸＦｆｉｌｅｄｉｒｅｃｔｌｙａｎｄｔｈｉｓｉｓｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｏｆｔｈｅＣＡＤｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ.Ｔｈｕｓｔｈｅｍａｐｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ.ｏｎｖｅｒｓｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｉｓｃｏｍｐｌｅｔｅｄ.Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒ￣ｉｓｔｉｃｓｏｆａｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｏｐｅｒａｔｉｏｎꎬａｎｄｔｈｅｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙꎬａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｃａｎｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｄｉｇｉｔａｌｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃｍａｐꎻｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎꎻＧａｕｓｓｄｉｒｅｃｔａｎｄｉｎｖｅｒｓｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎꎻＢｕｒｓａｍｏｄｅｌ０㊀引㊀言随着对地球的不断探索ꎬ以及各项事业的不同要求ꎬ我国在不同时期和场合中使用了北京５４坐标系㊁西安８０坐标系㊁中国２０００坐标系㊁ＷＧＳ－８４坐标系以及地方独立坐标系[１]ꎮ数字地形图在各行各业中得到了广泛的应用ꎬ由于采用的坐标系不同ꎬ在统计各个地区的测量成果时ꎬ就要将它们转换成同一个标准下的数字地形图[２－３]ꎮＤＸＦ格式文件也是国际常用的数字地形图交换数据ꎬ在统一测量成果时仅仅对数字地形图进行平移㊁旋转和缩放处理ꎬ精度是远远不够的ꎬ因此急需研究一种可以提高精度的转换方法[４]ꎮ文中重点研究了布尔沙坐标系统的模型和参数求解的方法ꎬ分析了数字地形图ＤＸＦ文件的读取方法ꎬ实现了基于ＣＡＤ下数字地形图的坐标转换㊁精度达标㊁实用而且操作简单ꎮ１㊀ＤＸＦ文件格式说明１.１㊀ＤＸＦ文件的组成ＤＸＦ格式文件是特定版本ＡｕｔｏＣＡＤ标记数据的一种表示方法ꎮ每个数据元素之前的整数ꎬ叫作组码ꎬ这种标记方法被称为标记数据ꎮ数据元素的类型以及数据元素对给定对象类型的意义ꎬ都可以通过组码来体现ꎮ现实中ꎬＤＸＦ格式图形文件中可以表示所有用户指定的信息ꎮＤＸＦ文件的最小组成单位是组ꎬ每个组在ＤＸＦ格式文件中分组码行和组值行ꎬ分别表示数据变量的类型和数据变量的值ꎬ这两者就是图形信息存储和表达的基础[５]ꎮ许多组的集合成为一个节ꎬ许多个组节的集合就构成了一个完整的ＤＸＦ文件ꎮＤＸＦ文件结构被分割成７个部分ꎬ而起始段和结束段将每一部分包裹起来[６－７]ꎮ起始段分为２个组ꎬ第１组是字符串ＳＥＣＴＩＯＮꎬ组码为０ꎬ第２组是段名称字符串ꎬ组码为２ꎻ结束段字符串为ＥＮＤＳＥＣꎬ组码也为０[７]ꎮ每个数据记录的开始都可以用０码来表示ꎮ１)ＨＥＡＤＥＲ部分ꎮ主要是用来设置专用图形的ꎬ它储存在数据库中ꎮ２)ＣＬＡＳＳＥＳ部分ꎮ给出图形数据库中有关应用程序所定义的对象附加信息ꎮ３)ＴＡＢＬＥＳ部分ꎮ包含符号记录ꎮ４)ＢＬＯＣＫＳ部分ꎮ每个块定义都包含在图元里ꎬ其中图形构成了每一个块ꎮ一直存在３个空间定义ꎬ分别为∗Ｍｏｄｅｌ＿Ｓｐａｃｅ㊁∗Ｐａｐｅｒ＿Ｓｐａｃｅ㊁∗Ｐａｐｅｒ＿Ｓｐａｃｅ０ꎮ５)ＥＮＴＩＴＩＥＳ部分ꎮ存储所有实体对象的图形信息ꎻ所有块实体定义都在此部分被记录在图形中ꎻ在ＥＮＴＩＴＩＥＳ段中ꎬ所有的块图形都可重复使用ꎻ每一个块都是被起始段和结束段包裹起来ꎮ６)ＯＢＪＥＣＴＳ部分ꎮ包含所有非图形对象的组码ꎮ除了图元对象ꎬ符号表及其记录对象之外ꎬ此段存储了其余所有的对象ꎮ１.２㊀数字地形图中实体要素的坐标提取由于ＤＸＦ文件中存储的每一个图形元素都是以成对的组码和组值来表示的ꎬ而此信息主要存储在ＥＮＴＩＴＬＥＳ节中ꎬ虽然也有部分信息存储ＢＬＯＣＫＳ节中ꎬ但可以将ＢＬＯＣＫＳ节中的图元分成许多小块的实体元素ꎬ再将其转换到ＥＮＴＩＴＬＥＳ节中ꎮＥＮＴＩＴＬＥＳ节中的实体图元种类较多ꎬ主要包含ＰＯＩＮＴ(点)㊁ＬＩＮＥ(直线)㊁ＣＩＲＣＬＥ(圆)㊁ＡＲＣ(圆弧)㊁ＰＯＬＹＬＩＮＥ(多线段)㊁ＴＥＸＴ(文本)等ꎮ在ＡｕｔｏＣＡＤ地形图中ꎬＤＸＦ文件中的各种实体图元表现了数字地形图中的实体要素ꎮ因此ꎬ要实现ＣＡＤ中数字地形图坐标转换ꎬ就是要实现对图中的所有实体图元的坐标转换ꎮ图件转换实现过程中ꎬ点对象只需要对其坐标值进行转换即可ꎻ直线对象需要转换其起点和终点坐标值ꎬ其余数据不变ꎻ圆弧和圆对象需要对其圆心坐标进行坐标转换ꎬ半径进行尺度变换ꎬ起始角度和终止角度进行角度旋转ꎻ文本对象需要转换其插入点坐标ꎬ如果文本旋转角不是零度ꎬ需要进行角度旋转ꎻ多线段对象转换方法同直线对象ꎮ２ 坐标转换原理与程序的实现２.１㊀布尔沙坐标转换模型原理最严密而准确的坐标转换方法是布尔沙坐标转换模型ꎮ其原理是提取两坐标系中３对或以上的公共点坐标ꎬ由最小二乘法ＶＴＰＶ＝ｍｉｎ的原则ꎬ求解转换参数ꎬ即３个平移参数(ΔΧ㊁ΔＹ㊁ΔΖ)㊁３个旋转参数(ωＸ㊁ωＹ㊁ωＺ)和１个尺度缩放因子(ｍ)ꎮ转换参数的精度与公共点的数量ꎬ和分布有关[８－９]ꎮ其主要原理公式如下:Ｘ２Ｙ２Ｚ２éëêêêùûúúú＝(１＋ｍ)１ωＺ－ωＹ－ωＺ１ωＸωＹ－ωＸ１æèçççöø÷÷÷Ｘ１Ｙ１Ｚ１éëêêêùûúúú＋ΔＸΔＹΔＺéëêêêùûúúú(１)令ａ１＝ｍ＋１ꎬａ２＝ａ１ωＸꎬａ３＝ａ１ωＹꎬａ４＝ａ１ωＺ则有:Ｘ２Ｙ２Ｚ２éëêêêùûúúú转换值＝１００Ｘ１０－Ｚ１Ｙ１０１０Ｙ１Ｚ１０－Ｘ１００１Ｚ１－Ｙ１Ｘ１０æèçççöø÷÷÷ΔＸΔＹΔＺａ１ａ２ａ３ａ４éëêêêêêêêêêùûúúúúúúúúú(２)误差方程为:ＶＸ２ＶＹ２ＶＺ２éëêêêêùûúúúú＝Ｘ２Ｙ２Ｚ２éëêêêùûúúú已知值－Ｘ１Ｙ１Ｚ１éëêêêùûúúú转换值(３)将(２)带入(３)得:ＶＸ２ＶＹ２ＶＺ２éëêêêêùûúúúú＝－１００Ｘ１０－Ｚ１Ｙ１０１０Ｙ１Ｚ１０－Ｘ１００１Ｚ１－Ｙ１Ｘ１０éëêêêùûúúúΔＸΔＹΔＺａ１ａ２ａ３ａ４éëêêêêêêêêêùûúúúúúúúúú＋Ｘ２Ｙ２Ｚ２éëêêêùûúúú已知值(４)将式(４)写成:Ｖ＝ＡＸ＋Ｌ(５)式中ꎬＶ＝(ＶＸ２ꎬＶＹ２ꎬＶＺ２)ＴꎬＸ＝(ΔＸꎬΔＹꎬΔＺꎬａ１ꎬａ２ꎬａ３ꎬａ４)ＴꎬＬ＝(Ｘ２ꎬＹ２ꎬＺ２)Ｔ已知值ꎬＡ为系数矩阵ꎬ根据最小二乘法ＶＴＰＶ＝ｍｉｎꎬ即Ｘ的偏导数为零:∂ＶＴＰＶ∂Ｘ＝２ＶＴＰＡ＝０(６)由ＡＴＰＶ＝０Ｖ＝ＡＸ＋Ｌ{求得:ＡＴＰ(ＡＸ＋Ｌ)＝０(７)即Ｘ＝－(ＡＴＰＡ)－１ＡＴＰＬ(８)进一步得出:ｍ＝ａ１－１ꎬωｘ＝ａ２ａ１ꎬωＹ＝ａ３ａ１ꎬωＺ＝ａ４ａ１布尔沙模型可以较准确地实现两个不同坐标系的转换ꎮ高斯正算是指已知大地坐标来求得高斯投影坐标的３９１第６期谢园园等:ＣＡＤ下的数字地形图坐标系转换的实现过程ꎮ高斯反算是指已知高斯投影坐标来求得大地坐标的过程ꎮ在进行坐标转换运算时把不同的椭球参数带入高斯正反算公式即得到不同椭球的高斯正反算公式ꎮ２.２㊀坐标转换程序的实现在读取了数字地形图ＤＸＦ文件中实体要素的坐标后ꎬ将其坐标进行坐标转换ꎮ实体要素坐标数据主要以组码为标识ꎬ要素数据是组值ꎬ而在其组值中存在最大值和最小值ꎬ最大值可以很大ꎬ所以要考虑实体要素坐标组值的取值范围ꎬ设置转换的限定值ꎮ对于图块的坐标转换ꎬ要检查基点坐标是否位于要求的范围之内ꎮ在使用独立坐标系的数字地形图时ꎬ图块基点坐标容易出现严重偏离ꎬ因此需要将基点坐标转换到数字地形图的某个实体要素的坐标上ꎬ使基点坐标位于要求的坐标范围之内ꎬ然后将图块的插入坐标也进行一样的变化ꎮ完成一系列的改化之后ꎬ就可以进行图块的坐标转换ꎮ根据布尔沙模型以及最小二乘原理编写求解两坐标系转换七参数的程序代码ꎬ根据两坐标系的椭球参数编写了高斯正反算程序设计代码ꎮ需要在地形图中提取３对以上公共点坐标ꎬ求出坐标转换需要的参数ꎬ利用求得的转换参数对提取的实体要素坐标进行坐标转换ꎬ最后保存转换坐标的成果ꎮ数字地形图的坐标转换流程如图１所示ꎮ图１㊀坐标转换流程图Ｆｉｇ.１㊀Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ２.３㊀主要模块界面此次实验中ꎬ要完成数字地形图的坐标转换ꎬ设计了布尔沙模型坐标转换的程序界面ꎬ输入３对以上的已知坐标ꎬ便可以求出两坐标系之间的转换参数ꎬ从而完成其他图形元素的转换ꎬ其中还实现了高斯投影正反算ꎬ角度换算和临带换算的功能等ꎬ其中ꎬ它们的转换界面如图２至图４所示ꎮ图２㊀高斯正算单点转换界面Ｆｉｇ.２㊀Ｇａｕｓｓｄｉｒｅｃｔｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ图２㊀高斯正算单点转换界面Ｆｉｇ.３㊀Ｇａｕｓｓｉｎｖｅｒｓｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ图４㊀布尔沙坐标转换界面Ｆｉｇ.４㊀Ｂｕｒｓａｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅ３㊀实例验证本实验是利用布尔沙坐标转换原理以及最小二乘原理对在数字地形图中提取出的图形元素进行坐标转换的ꎬ所以要用实际数据对完成的程序进行可用性验证ꎬ以确保程序的实用性ꎮ实验中以阜新市某一地区数字地形图为例ꎬ将数字地形图进行了北京５４和西安８０坐标系之间的相互转换ꎬ转换后的地形图没有出现变形ꎬ且转换后的坐标值在限差范围内ꎬ由于数据的保密性ꎬ只列出部分未知点坐标转换结果ꎬ转换成果及误差数据见表１ꎮ表１㊀坐标转换结果Ｔａｂ.１㊀Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ原始坐标(ｍ)转换坐标(ｍ)误差(ｍｍ)Ｘ１Ｙ１Ｘ２Ｙ２ΔＸΔＹ北京５４坐标系１３４.１２４５４７.７８９２３４.１２４０４７.７９０１＋０.５－０.９２２３.９４８１５３.７６２１２３.９４８５５３.７６１７－０.４＋０.４３６７.７２１９８３.０９１２６７.７２２４８３.０９１８－０.５－０.６西安８０坐标系１１４.５８２９３１.８９０１１４.５８２４３１.８９０９＋０.５－０.８２５２.７８１０７１.７０３７５２.７８１６７１.７０４１－０.６－０.４３２５.６７３１１０.３０８２２５.６７３８１０.３０７９－０.７＋０.３由表格数据可知ꎬ坐标转换后的坐标值与原坐标值之差均在毫米范围内ꎬ可以满足精度要求ꎮ４㊀结束语智慧城市不断发展的进程ꎬ对数字地形图的转换工作提出了严格的要求和挑战ꎮ文中重点介绍了布尔沙坐标转换模型的原理ꎬ表明了在ＣＡＤ中对数字地形图中不㊀㊀(下转第１９７页)４９１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀测绘与空间地理信息㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年图３㊀周期功率谱图(Ｐ＝８)Ｆｉｇ.３㊀Ｐｅｒｉｏｄｉｃｐｏｗｅｒｓｐｅｃｔｒｕｍ(Ｐ＝８)图４㊀最大Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数计算图(Ｌ＝０.００１４)Ｆｉｇ.４㊀ＭａｘｉｍｕｍＬｙａｐｕｎｏｖｅｘｐｏｎｅｎｔ㊀㊀㊀㊀ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ(Ｌ＝０.００１４)列的周期为Ｐ＝８ꎮ并根据延迟时间和嵌入维数ꎬ求取最大Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数ꎮ由图４可知ꎬ混沌时间序列最大Ｌｙａ￣ｐｕｎｏｖ指数为０.００１４ꎬ大于零ꎬ证明桥墩沉降时间序列具有混沌特性ꎮ２㊀桥墩变形数据的混沌时间序列预测取时间序列的前７０期数据ꎬ对后几期的数据进行预测ꎬ并与真实值进行对比分析ꎮ根据图２㊁图３得到的时间延迟τ＝２和嵌入维数ｍ＝９ꎬ对前７０期沉降时间序列进行相空间重构[４]ꎬ建立加权零阶局域预测模型和加权一阶局域预测模型[５]分别对沉降序列进行预测ꎬ预测结果见表１ꎮ通过比较加权一阶局域法计算精度优于加权零阶局域法ꎬ两者结果差别不大ꎬ表明预测结果可靠ꎮ同时ꎬ随着预测期数的增加ꎬ相对误差有增大的趋势ꎬ表明局域法混沌时间序列预测模型不适合做长期预测ꎮ表１㊀混沌时间序列预测Ｔａｂ.１㊀Ｃｈａｏｔｉｃｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ预测期数实测值加权零阶局域预测加权一阶局域预测预测值绝对误差相对误差(％)预测值绝对误差相对误差(％)７１－０.９２－０.９７－０.０４４.６７－０.９４－０.０２２.１１７２－１.２０－１.２９－０.１０７.９９－１.２６－０.０７５.４５７３－０.８５－０.９７－０.１２１４.２８－０.９４－０.０９１０.７６７４０.７８０.８８０.１０１２.３１０.８５０.０６８.３７５１.３８１.６９０.３１２２.７６１.５８０.２０１４.８９７６－０.５０－０.６８－０.１８３６.３２－０.６７－０.１８３６.０４７７－１.２５－１.５５－０.３０２３.６８－１.１００.１６１２.４４７８０.６３０.３９－０.２４３７.６８０.７９０.１７２６.６１７９１.１４１.６３０.４９４３.４８１.５２０.３８３３.５４８０－１.１２－１.６９－０.５７５０.４９－０.６００.５２４６.３３３㊀结束语１)利用大桥桥墩沉降的变形数据ꎬ根据小数据量法确定了桥墩变形的混沌特性ꎮ２)采用两种局域法对桥墩沉降时间序列进行预测ꎬ得到加权一阶的预测精度较高ꎬ同时根据这１０期预测精度来看ꎬ混沌时间序列不适合长期预测ꎬ短期预测精度较高ꎮ参考文献:[１]㊀周金勇.混沌时间序列预测模型研究[Ｄ].武汉:武汉理工大学ꎬ２００９.[２]㊀于国新.西康铁路秦岭隧道区岩体结构面分布规律的混沌特征及围岩分级预测[Ｄ].北京:北京交通大学ꎬ２００９.[３]㊀ＲｏｓｅｎｓｔｅｉｎＭＴꎬＣｏｌｌｉｎｓＪＪꎬａｎｄＤｅｌｕｃａＣ.Ｊ.ＡｐｒａｃｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｌａｒｇｅｓｔＬｙａｐｕｎｏｖｅｘｐｏｎｅｎｔｓｆｒｏｍｓｍａｌｌｄａｔａｓｅｔｓ[Ｊ].ＰｈｙｓｉｃａＤꎬ１９９３ꎬ６５:１１７－１３４.[４]㊀马红光ꎬ李夕海ꎬ王国华ꎬ等.相空间重构中嵌入维和时间延迟的选择[Ｊ].西南交通大学学报ꎬ２００４ꎬ３８(４):３３５－３３８.[５]㊀丁涛ꎬ周惠成.混沌时间序列局域预测方法[Ｊ].系统工程与电子技术ꎬ２００４ꎬ２６(３):３３８－３４０.[编辑:任亚茹](上接第１９４页)同对象进行转换的具体方法和转换流程ꎬ还实现了在ＣＡＤ中调用坐标转换的程序设计ꎬ操作简单ꎬ精度符合要求ꎬ可以完成对数字地形图的坐标转换ꎬ并可以应用到实际当中ꎮ数字地形图用更加方便精确转换的方式ꎬ促进了人类社会的智能化发展ꎮ参考文献:[１]㊀姚宜斌ꎬ孔建.基于ＤＸＦ文件的图件转换方法研究及程序实现[Ｊ].大地测量与地球动力学ꎬ２０１１ꎬ３１(１):１１７－１２２.[２]㊀郑敏辉ꎬ林铁.数字化地形图坐标转换工具的设计与实现[Ｊ].科技信息ꎬ２００８(１９):３８－３９.[３]㊀王义.基于ＡｕｔｏＣＡＤ地形图坐标转换系统研究[Ｊ].铁道勘察ꎬ２０１５(２):１－４.[４]㊀尹端ꎬ梅连辉.ＤＸＦ格式数字地形图坐标转换软件开发研究[Ｊ].测绘地理信息ꎬ２０１４ꎬ３９(５):２８－３１.[５]㊀谭超ꎬ张群会.基于ＡｕｔｏＣＡＤ的ＤＸＦ格式文件读写方法研究[Ｊ].计算机与网络ꎬ２００９(２１):４６－４９.[６]㊀任沂军.ＡｕｔｏＣＡＤ中ＤＸＦ文件的坐标转换分析与实现[Ｊ].测绘通报ꎬ２００６(７):６３－６５.[７]㊀陈庆发.ＡｕｔｏＣＡＤＤＸＦ图形的批量无损投影转换方法[Ｊ].福建地质ꎬ２００９ꎬ２８(４):３５５－３６３.[８]㊀金郁萍.常用大地坐标系相互转换的设计与实现[Ｄ].成都:电子科技大学ꎬ２０１１.[９]㊀雷伟伟ꎬ姜斌.国家坐标系与城市坐标系转换方法的探讨[Ｊ].测绘科学ꎬ２０１０ꎬ３５(１):２２－２３ꎬ１８.[编辑:任亚茹]７９１第６期相㊀涛等:基于混沌时间序列的桥墩沉降预测。
CAD文件中的坐标系与坐标转换技巧
CAD文件中的坐标系与坐标转换技巧CAD（Computer-aided design）技术在各个领域中被广泛应用，如建筑设计、工程制图以及机械制造等。
坐标系及坐标转换是CAD设计中非常重要的概念和技巧，它们对于准确描述和定位图形对象起着关键的作用。
本文将介绍CAD文件中的坐标系概念、坐标转换的基本原理与方法，并提供一些实际应用中的技巧与案例。
一、CAD文件中的坐标系在CAD设计中，坐标系是一种用于描述和定位图形对象的坐标系统。
它通常由原点、坐标轴和单位组成。
原点是坐标系的起始位置，坐标轴是沿着特定方向延伸的直线，用于表示位置和方向。
单位是用来衡量距离或长度的标准，如毫米、英尺或像素。
CAD文件中的坐标系通常是二维的，由水平和垂直两个坐标轴组成。
在三维CAD设计中，还会增加一根垂直于平面的Z轴，用于表示高度或深度。
坐标系在CAD设计中的作用是确定和定位图形对象的位置和方向。
通过坐标系，我们可以准确地测量、绘制和编辑CAD图纸中的各个元素，例如线条、多边形和曲线等。
在CAD软件中，我们可以选择不同的坐标系来适应不同的设计需求，例如选择世界坐标系或用户定义的本地坐标系。
二、坐标转换的基本原理与方法在CAD设计中，由于不同CAD软件和不同设计环境的差异，可能存在坐标系的不一致性或需要进行坐标转换的情况。
坐标转换是将一个坐标系中的点映射为另一个坐标系中的点，以实现不同坐标系之间的数据交换和协调。
常见的坐标转换方法有以下几种：1. 平移变换：平移变换是指通过平移坐标轴的位置来实现坐标转换。
通过平移变换，我们可以将一个坐标系中的点移动到另一个坐标系中的位置。
平移变换的基本原理是根据两个坐标系的原点之间的距离，将一个坐标系中的点沿着相同方向和距离平移。
在CAD软件中，我们可以通过指定平移向量或指定参考点来进行平移变换。
2. 缩放变换：缩放变换是指通过改变坐标轴的标度比例来实现坐标转换。
通过缩放变换，我们可以将一个坐标系中的点按照一定的比例映射到另一个坐标系中。
CAD软件中的坐标系和坐标变换
CAD软件中的坐标系和坐标变换在CAD（计算机辅助设计）软件中，坐标系和坐标变换是非常重要的概念。
坐标系用于确定和描述一个物体或空间中的位置和方向，坐标变换则用于改变、平移或旋转一个物体的位置和方向。
本文将介绍CAD软件中的坐标系和坐标变换的基本概念和使用技巧。
坐标系是CAD软件中的一个基本概念，它用于描述和定位物体的位置和方向。
在二维CAD软件中，常用的坐标系有笛卡尔坐标系和极坐标系。
笛卡尔坐标系以一个原点为中心，以水平和垂直方向为轴线，用两个坐标值来确定一个点的位置。
极坐标系则以一个原点为中心，以角度和距离值来确定一个点的位置。
在三维CAD软件中，通常采用笛卡尔坐标系，以三个坐标值来确定一个点的位置。
坐标变换是指改变一个物体或空间的位置和方向的操作。
在CAD软件中，坐标变换是非常常见的操作，它可以用于平移、旋转、缩放等操作。
平移是指将一个物体沿着指定的方向移动一定的距离，以改变它的位置。
旋转是指将一个物体按照指定的角度围绕一个基准点进行旋转，以改变它的方向。
缩放是指按照指定的比例因子，对一个物体进行放大或缩小，以改变它的大小。
在CAD软件中，坐标变换可以通过多种方法来实现。
其中，最常用的方法是通过选择参考点或轴线来进行变换。
首先，我们需要选择一个参考点或轴线作为基准点或轴线，然后选择要变换的物体或空间，最后根据需要输入指定的平移距离、旋转角度或缩放比例因子，就可以完成坐标变换操作。
另外，一些CAD软件还提供了更高级的坐标变换功能，比如镜像变换、对称变换等，可以更灵活地对物体进行位置和方向的调整。
在进行坐标变换时，我们需要注意一些技巧和注意事项。
首先，要选择合适的参考点或轴线，以确保变换后的位置和方向符合设计要求。
其次，要熟练掌握CAD软件中的坐标变换命令和操作方法，以提高工作效率。
此外，还要注意检查变换后的结果，以确保没有出现误差或不符合要求的情况。
总结来说，CAD软件中的坐标系和坐标变换是进行设计和编辑的基本操作，它们在CAD软件中发挥着重要的作用。
CAD中的单位和坐标转换教程
CAD中的单位和坐标转换教程CAD软件是设计师和工程师们常用的一种工具，可以帮助他们将创意变成实际的设计。
在CAD软件中，单位和坐标转换是非常重要的技巧，它们可以帮助用户准确地进行尺寸和位置的设定。
在本文中，将介绍CAD中的单位和坐标转换的相关知识和技巧，以帮助读者更好地使用CAD软件。
首先，我们来了解CAD中的单位。
CAD软件通常使用英制单位和公制单位来表示尺寸和距离。
在使用CAD软件时，我们需要根据实际需求选择合适的单位，并将其设置为默认单位。
一般来说，我们可以通过进入软件的设置选项来修改默认单位。
在设置单位时，我们需要明确自己所使用的单位，例如英尺、英寸、毫米、米等。
在CAD软件中，我们常常需要进行单位之间的转换。
例如，当我们将一个英尺单位的线段转换为毫米单位时，我们需要知道两个单位之间的换算关系。
一般来说，CAD软件提供了自动进行单位转换的功能，我们只需要在绘制图形时输入正确的数值，软件就会自动将其转换为当前的单位。
但是，为了避免误操作和不必要的错误，我们应该始终保持单位的一致性，避免在不同单位之间频繁转换。
接下来，我们来了解CAD中的坐标转换。
在CAD软件中，坐标是用来表示位置的重要概念。
通常情况下，CAD软件使用笛卡尔坐标系来表示平面上的位置。
笛卡尔坐标系由水平轴和垂直轴组成，水平轴被称为X轴，垂直轴被称为Y轴。
通过在这两个轴上的数值组合，我们可以确定平面上任意一点的位置。
在CAD软件中，原点通常被定义为坐标轴的交叉点，坐标轴的正方向则由软件的设置来决定。
在CAD软件中，我们可以通过绘制线段或者输入坐标数值来确定一个点的位置。
当我们需要绘制一个线段时，我们可以选择合适的坐标系，然后通过指定起点和终点的坐标来绘制。
在输入坐标时，我们需要注意坐标的正负值和坐标轴的指向。
通常来说，右上方的坐标值为正值，左下方的坐标值为负值。
除了笛卡尔坐标系，CAD软件还提供了极坐标和绝对坐标两种方式来进行位置的设定。
AutoCAD中直接进行坐标转换的方法
AutoCAD中直接进行坐标转换的方法在AutoCAD中可以利用UCS命令直接进行坐标转换，方法如下： 1，利用业主方提供的坐标转换公式，先计算出要转换的坐标系的（0.00,0.00）点和（0.00，10000.00）点的对应坐标如上所示，当要将施工坐标转换为测量坐标时，需要先计算出（x,y）坐标为（0.00,0.00）和（0.00，10000.00）时（xk,yk）的值：（0.00,0.00）→(-17323.39325,-35011.43213)（0.00,10000.00）→(-23616.59716,-27239.97252)（10000.00可以根据坐标转换公式中常数的大小自由设定）2，在AutoCAD中先保存当前坐标系，以便返回。
步骤：1)输入UCS命令；2)输入NA，命名坐标系；3)输入S，保存坐标系；4)给当前坐标系起一个名字（如:dqzbx、sgzbx等），输入后回车，保存当前坐标系完成。
3，进行坐标系转换。
步骤：1)输入UCS命令；2)输入测量坐标（0.00,0.00）对应的施工坐标；3)输入测量坐标（0.00，10000.00）对应的施工坐标；4)以上两点注意x,y坐标是否需要交换，就是测量坐标系和平面坐标系的交换；5)直接回车，接受；6)查看一下光标，是否已变化（两坐标系有夹角时，光标会倾斜一个角度）。
7)转换完成；8)再次执行一下UCS命令，保存一下测量坐标系，单独起一个坐标系名字，如：clzbx，不要和施工坐标系重名；9)至此，坐标系转换全部完成。
此时，CAD文件中保留了施工坐标系(dqzbx)和测量坐标系(clzbx)两个坐标系；10)此时，用ID命令查询坐标时，将显示测量坐标。
实现坐标系切换仍使用UCS命令，步骤：切换回施工坐标系：1)输入UCS命令，回车后将显示当前坐标系的名称；2)输入NA，命名坐标系；3)输入R，再输入要恢复的坐标系的名字（dqzbx）,回车，切换完成。
cad绘图环境设置与将CAD图形转换成大地坐标系
将某建筑或小区电子图转换层大地坐标方法条件：1、电脑中首先要装有CAD软件和天正软件。
2、必须要有该小区的电子图纸3、知道该图纸两个任意点的坐标。
步骤：1、打开CAD软件—选择直线命令“line”绘制以原点“0,0”为起点绘制直线：电脑中的X轴和Y轴和图纸中的刚好相反，电脑中的X轴表示东西向坐标，Y轴表示南北向坐标；而总平面图中X轴表示南北向，Y轴表示东西向，因此在输入直线时首先输入图纸中的Y轴坐标，再输入X轴坐标，中间用“,”分开，完成一个点的坐标输入后回车，进入下一个点的输入状态。
输入时以毫米为单位，不要输入图纸中坐标点的小数点。
如我要找“X=192744.501,Y=505605.019”的点，按照如下方法操作：选择“line”命令，输入第一个点的坐标：输入“0”，敲“，”键，再输入“0”敲回车键，输入第二个点的坐标：输入“505605019”，敲“，”键，输入“192744501”，此时就完成一条由原点“0,0”到“X=192744.501,Y=505605.019”点的直线。
用同样的方法输入图纸中的另一个点到原点“0,0”的直线。
（关键点：先输入Y轴坐标，再输入X轴的坐标，用“，”分开；还有不要输入小数点。
）2、将图纸对齐到大地坐标系中：选择CAD菜单栏中“修改”下“三维操作”—“对齐”命令，选择对象（选择需要对齐到坐标系中的图形）—选择好对象后敲右键—指定第一个源点（选取图形中原先选定有坐标点的点）—指定第一个目标点（点击原先按照该点坐标绘制直线的端点）—指定第二个源点（选取图形中原先选定第二个有坐标点的点）—指定第二个目标点（点击原先按照该点坐标绘制直线的第二条直线的端点）—敲鼠标右键——弹出“是否基于第二点缩放对象？”——选择否，完成图形对齐到坐标系的工作。
CAD绘图环境设置2008-07-26 23:25:44| 分类：AutoCAD | 标签：|字号大中小订阅在绘制图形前，您需要设置一下自己的绘图环境。
CAD图纸坐标转换步骤
在天正里面输入坐标定位
已知三个角点坐标和基础电子图，在电 脑里面把各个桩点的坐标定位出来的方法 第一步：在天正命令行里输入AL（记住点击一下命令行并在下面命令行里 输入AL不然最终结果可能会无效或出现坐标跑位），在回车，命令行里面会出现“选择对象”（你就用鼠标圈中你要定位的那些建筑或某栋楼的基础图），在回车。 第二步：命令行里面就会出现“指定第一个原点”，（你就把基础图已知的第一个角点的坐标的位置点中），命令行里面就会出现指定第一个目标点，（你就把你已知的第一个坐标点在命令行里面输入进去，记住是在命令行里面输入，不是在桌面鼠标旁边输入，先Y后X，中间没有标点符号，只有Y和X用逗号区分），在回车 第三步：命令行里面就会出现“指定第二个原点”，（你就把基础图已知的第二个角点的坐标的位置点中），命令行里面就会出现指定第二个目标点，（你就把你已知的第二个坐标点在命令行里面输入进去，记住是在命令行里面输入，不是在桌面鼠标旁边输入，先Y后X，中间没有标点符号，只有Y和X用逗号区分），在回车 第四步：命令行里面就会出现“指定第三个原点”，（你就把基础图已知的第三个角点的坐标的位置点中），命令行里面就会出现指定第三个目标点，（你就把你已知的第三个坐标点在命令行里面输入进去，记住是在命令行里面输入，不是在桌面鼠标旁边输入，先Y后X，中间没有标点符号，只有Y和X用逗号区分），在回车 第五步：如果你是按照以上操作的，那么你最先圈中的基础图就会自动跑到你设定的三个坐标的位置，图纸坐标就算设置完成。 注：有可能你的这张电子图的图形界限不对，你就必须在你这张基础图上重新设置图形界限，设置图形界限步骤如下：点击格式，在点击图形界限，命令行里面就会出现“指定左下角点”，你就在你的桌面上的左下角点击一下，在点击一下命令
CAD图纸坐标转换步骤： 1、新建CAD文件→输入直线命令（L）→输入第一点已知坐标（注意坐标缩放比例问题）→确定→输入第二个已知坐标→确定→确定（若找不到直线，按鼠标中间滑动轮点两下或视图→缩放→范围） 打开需转换坐标的设计图纸→复制→窗口→Drawing dwg→粘贴→输入移动及旋转命令（AL）→确定→选择图纸→确定→指定各图纸两各轴线点直接点点重合→确定→确定 2、打开需转换的设计图纸→任意找一点拉出坐标→再输入拉出点坐标→不在同一个位置→找出缩放比例→输入已知两个坐标点（需调整比例后坐标）→将需要转换的图纸复制到已知两点附近→选择需要转换的图纸→偏移加旋转（AL）→对准已知两点重合→确定 3、打开需转换的设计图纸→输入AL→点击第一点已知坐标点轴线输入第一点已知点坐标→找到第二点已知坐标点轴线输入第二点已知点坐标→找到第三点已知坐标点轴线输入第三点已知坐标→确定→确定
如何将不同坐标系下的地形图进行坐标系转换
如何将不同坐标系下的地形图进行坐标系转换
遇到的问题：已知一张CAD地形图的坐标系为CGC2000，中央子午线108°，现需要将其转换成CGC2000，中央子午线109°30’,投影高程500米。
具体步骤：
1、在CAD图上找三个特征点，如下图，读取其坐标（现在为108°）。
2、将三个标识的特征点按原坐标系导入bigemap或者奥维。
3、另存为新坐标系特征点，如本项目需自定义109.5°，东加常数500公里，投影面高程500米记得加在长半轴上，如果地形图有七参数或者四参数，导入导出前记得输入。
4、然后把转前转后的特征点坐标对应读写出来。
5、利用南方CASS，地物编辑，坐标转换，可将地形图转化为想要的坐标系。
cad设计图纸和施工图坐标转换
设计图纸和施工图在 CAD 坐标统一法设计图纸和施工图（地形图）坐标统一方法在测绘工程中，经常会遇到设计图纸坐标与实际施工图纸（地形图）坐标不统一的情况，这就要求我们把二者的坐标规范在一起，具体步骤如下。
方法一设计图纸一般是以 mm 为单位，读入 cass 软件时也是以 mm 为单位，导致设计坐标与实际坐标不一样，故要把设计坐标改成以 m 为单位，即把设计图纸缩小一千倍，并且把设计图纸还原到地形图中去1.在 cass 中打开设计图，输入命令“scale”，选中全图，回车，以图左下角为基点，输入 0. 001 回车，原图缩小 1000 倍。
2.输入命令“z ”，再输入命令“E”（显示全图）3.删除多余的不能够缩放的图层，显示全图4.查看设计图纸与实际用的地图比例尺是否一致：用 cass 测量距离工具测量两幅图纸中相同的一段距离看是否比例尺一样，如果不相同，量出两段距离的实际长度，再按上述步骤缩放。
分别标出两张图中最长的公共边，并保存。
5.打开原来的实际的地图，输入命令“insert”，点击浏览，找到缩放后的设计图，并点击确定。
在“在屏幕指定点”控件前打勾，并确定，出现提示指定点位置，在图上选择一个基点并回车。
6.输入命令“z ”，再输入命令“E”（显示全图）7.输入命令“m”，选中插入的缩放过的地图，回车，在插入的地图中选择一条最长的公共边的一个端坐位基点，移动到地图上的同一个点。
8.输入命令“rotate（旋转）”，选中插入的设计图，回车，指定基点时选中移动图形时的同一个基点，输入命令“R”，提示“制定参照角”（参照角其实是要你选中一条边，再找一个点来确定旋转的角度），点击公共边刚才的插入基点坐位起点，出现提示“制定第二点”，点击设计图中的公共边的另一端作为旋转的起始边的另一端点，提示“制定旋转角”，点击底图上的公共边的另一端，over ！方法二：目的把二者坐标统一，便于坐标采集，放样1.在 cass 中打开设计图，输入命令“m（移动）”，选择整个设计图，选择基点是选择方法一种最长的相同边的一个端点坐位基点，指定位移的第二个点时输入底图中基点的坐标（扩大一千倍，并且 cass 中左边形式是 Y，X，Z）回车2.输入命令“z”“e”，找到移动的设计图。
cad绘图环境设置与将CAD图形转换成大地坐标系
将某建筑或小区电子图转换层大地坐标方法条件：1、电脑中首先要装有CAD软件和天正软件。
2、必须要有该小区的电子图纸3、知道该图纸两个任意点的坐标。
步骤：1、打开CAD软件—选择直线命令“line”绘制以原点“0,0”为起点绘制直线：电脑中的X轴和Y轴和图纸中的刚好相反，电脑中的X轴表示东西向坐标，Y轴表示南北向坐标；而总平面图中X轴表示南北向，Y轴表示东西向，因此在输入直线时首先输入图纸中的Y轴坐标，再输入X轴坐标，中间用“,”分开，完成一个点的坐标输入后回车，进入下一个点的输入状态。
输入时以毫米为单位，不要输入图纸中坐标点的小数点。
如我要找“X=192744.501,Y=505605.019”的点，按照如下方法操作：选择“line”命令，输入第一个点的坐标：输入“0”，敲“，”键，再输入“0”敲回车键，输入第二个点的坐标：输入“505605019”，敲“，”键，输入“192744501”，此时就完成一条由原点“0,0”到“X=192744.501,Y=505605.019”点的直线。
用同样的方法输入图纸中的另一个点到原点“0,0”的直线。
（关键点：先输入Y轴坐标，再输入X轴的坐标，用“，”分开；还有不要输入小数点。
）2、将图纸对齐到大地坐标系中：选择CAD菜单栏中“修改”下“三维操作”—“对齐”命令，选择对象（选择需要对齐到坐标系中的图形）—选择好对象后敲右键—指定第一个源点（选取图形中原先选定有坐标点的点）—指定第一个目标点（点击原先按照该点坐标绘制直线的端点）—指定第二个源点（选取图形中原先选定第二个有坐标点的点）—指定第二个目标点（点击原先按照该点坐标绘制直线的第二条直线的端点）—敲鼠标右键——弹出“是否基于第二点缩放对象？”——选择否，完成图形对齐到坐标系的工作。
CAD绘图环境设置2008-07-26 23:25:44| 分类：AutoCAD | 标签：|字号大中小订阅在绘制图形前，您需要设置一下自己的绘图环境。
CAD图纸坐标转换步骤222(精)
CAD 图纸坐标转换步骤:
1、新建 CAD 文件→ 输入直线命令(L → 输入第一点已知坐标(注意坐标缩放比例问题→ 确定→ 输入第二个已知坐标→ 确定→ 确定 (若找不到直线, 按鼠标中间滑动轮点两下或视图→ 缩放→ 范围
打开需转换坐标的设计图纸→ 复制→ 窗口→Drawing dwg→ 粘贴→ 输入移动及旋转命令(AL → 确定→ 选择图纸→ 确定→ 指定各图纸两各轴线点直接点点重合→ 确定→ 确定
2、打开需转换的设计图纸→ 任意找一点拉出坐标→ 再输入拉出点坐标→ 不在同一个位置→ 找出缩放比例→ 输入已知两个坐标点 (需调整比例后坐标→ 将需要转换的图纸复制到已知两点附近→ 选择需要转换的图纸→ 偏移加旋转(AL → 对准已知两点重合→ 确定
3、打开需转换的设计图纸→ 输入AL→ 点击第一点已知坐标点轴线输入第一点已知点坐标→ 找到第二点已知坐标点轴线输入第二点已知点坐标→ 找到第三点已知坐标点轴线输入第三点已知坐标→ 确定→ 确定
计算面积
BO 拾取块→LI→ 确定
4、南方测绘 NTS-362R 全站仪操作
后方交汇法
菜单(MRMU → 放样→ 确认→ (F4 P1 下一页→ 后方交汇法→ 跳过→ 坐标(输入第一点坐标→ 距离→ 坐标(输入第二点坐标→ 距离→ 计算→ 坐标→ 是→ 返回菜单→ 放样→3设置放样点→ 确认→ 坐标
找坐标法
菜单→ 数据采集→ 确认
1、设置测站点→ 测站→ 坐标→ 确认→ 确认→ 记录→ 是→ (是否重写否
2、设置后视点→ 后视→NE/AI→ (输入第二点坐标→ 确认→ 确认
→ 测量→ 坐标→ (是否重写否
3、测量点→ 测量→ 坐标。