CAD图形到MapInfo图形坐标系统的转换方法研究.doc

CAD图形到MapInfo图形坐标系统的转换方法研究 付和宽 齐兵2 梁强生3 程胜一 郭春生 (1.上海岩土工程勘察设计研究院有限公司，上海 200002；2.北京北斗星通导航技术股份有限公司，北京 1000853.Wipro(Shanghai) Technologies ,201203；) Transformation Methods of Reference Frame between AutoCAD and MapInfo FU He-Kuan，LIANG Qiang-Sheng，QI Bing，CHENG Sheng-Yi，GUO Chun-Sheng 摘要：以任意平面直角坐标系的CAD图形文件转换到WGS_84大地坐标系的MapInfo图形文件为例，介绍了不同软件平台下坐标系统转换的实现方法。 关键词：坐标系统转换；高斯反算；UTM投影；高斯投影；AutoCAD；MapInfo；WGS_84 在以MapInfo 软件为平台的港口可视化系统中，通过GPS RTK进行时时定位，控制吊车将每一个集装箱堆放到指定位置，进行可视化管理。一般先利用常规数字化测量手段将地物、地貌形成基于平面直角坐标的CAD图形格式（.dwg），然后再转换成大地坐标系统的MapInfo图形格式(.tab)。这其中就涉及到坐标系统由平面直角坐标系（x，y）到大地坐标系（B，L）的转换问题。本文以任意平面直角坐标系转换到WGS_84大地坐标系为例阐述在不同的软件平台下的转换方法。 以“.mif”文件作为媒介的转换方法 利用软件自带功能将“.dwg”文件转换成“.mif”格式 利用CAD软件将文件进行另存为“.dxf”格式（如图1）。转换时注意：另存文件类型为“AutoCAD R12/LT2 DXF”格式，选择“工具→选项→DXF选项→选择对象”然后确定、保存。 图1 利用MapInfo软件“表→转入”功能，转入“.dxf”文件（如图2、3）。转入时注意：a文件类型选择“AutoCAD DXF”；b按照要求分层转入，且“保留属性数据”。 图2 图3 利用MapInfo软件“表→转出”功能，转出“.mif”文件（如图4），会生成“.mif”和“.mid”两个文件。 图4 “.mif”文件在不同坐标系统下的变换 当我们用“记事本”格式打开“.mif”文件时，会发现所有对象均是用坐标定位的矢量数据。这时我们的问题就转换为：把这些坐标全都转换为需要的新的坐标系统坐标，然后再“表→转入”MapInfo中，任务就完成了。下面就如何转换进行阐述。 平面直角坐标系统变换 根据Bursa-Wolf模型，空间三维直角坐标转换模型为： (1) 其中：表示经坐标转换后的新坐标系统下的坐标， 表示旧坐标系统下的坐标，为平移参数，为尺度缩放参数，为坐标旋转矩阵。坐标旋转矩阵构成过程为：首先将坐标轴绕轴逆时针旋转，得旋转矩阵；再将坐标轴绕轴逆时针旋转，得旋转矩阵，最后将坐标轴绕轴逆时针旋转,得旋转矩阵；将以上三次旋转合并即可得坐标旋转矩阵＝××，使得旋转后的坐标系统X轴、Y轴、Z轴与目标坐标系统平行。其中： 在本文中讨论的问题是平面直角坐标系统的转换，故＝0、＝0、＝0，剩下的只要解求四参。这里旧坐标系统指现有CAD图形的平面直角坐标，而新坐标系统是基于WGS_84椭球的高斯平面直角坐标。则转换公式变成， 如果有2个以上（含2个）的基准点，则可按最小二乘准则进行平差计算，求出4个坐标转换参数。 基于WGS_84椭球的高斯反算 根据大地测量学中高斯反算公式，在WGS_84椭球基准下，将计算得到的高斯平面坐标（单位：m）转换成WGS_84大地坐标（单位：°）。转换公式如下， 其中，，为中央子午线； 并且， =，= ，c = ，v = ； a = 6378137为长半轴，b = 6356752.3142为短半轴； e＝为第一偏心率， = 为第二偏心率； = ， = ； bf为底点纬度，根据子午线弧长公式来计算。子午线弧长公式如下， 其中， 可运用迭代法，把x当作中央子午线上弧长，反求其底点纬度。可以先假设Bf= ，i = 0、1、2…，则 Bf = (x- FBf) / 重复迭代直至Bf- Bf为止，此时bf＝Bf。 以UTM投影作为媒介的转换方法 2.1起算点转换成UTM投影 UTM投影的分带是将全球划分为60个投影带，代号1，2，3，…，60连续编号，每带经差为6o，从经度180oW和174oW之间为起始带，连续向东编号。MapInfo提供了一种由基于WGS_84椭球的UTM平面直角坐标系到大地坐标系相互转换的方法。