CN111651711A - 一种地质勘查钻孔地理空间数据坐标转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了本发明提供的一种地质勘查钻孔地理空间数据坐标转换方法，针对在实际使用过程中遇到的不同类型的坐标问题，通过带号处理，包括进行有经纬度和无经纬度的解算；地方坐标处理：分为有原点坐标和无原点坐标；运用高斯正反算法解决平面直角坐标系转换；再由地图查找解算坐标，实现了在采集煤炭地质勘查成果中能够对不同的成果资料采取独立的坐标处理方法，大大提高数据采集过程中坐标的稳定性和精度。

Description

一种地质勘查钻孔地理空间数据坐标转换方法

技术领域

本发明涉及地质勘查技术领域，具体为一种地质勘查钻孔地理空间数据坐标转换方法。

背景技术

坐标是地图上表示某点位置的，有秩序的排列，说明经纬度或垂直相交的纵横线的一组数字。军事上常使用的有地理坐标和平面直角坐标。地理坐标，是用经纬度表示地面点位置的球面坐标。军事上通常用于指示和确定舰艇、飞机和其他目标的位置，组织指挥海空协同作战等。在小于1：20万比例的地形图上，都绘有地理坐标网，并注有相应的经纬度数值。在大于1：10万比例尺地形图上，图廓间绘有分度带，图廓四角注记经纬度数值。平面直角坐标，是用平面上的长度值表示地点位置的直角坐标。军事上通常用于从地图上迅速准确地确定点位，指示目标、量算距离和面积。我国地形图上通常采用的是高斯平面直角坐标。

坐标转换：从一种坐标系统变换到另一种坐标系统的过程。通过建立两个坐标系统之间一一对应关系来实现。是各种比例尺地图测量和编绘中建立地图数学基础必不可少的步骤。两个及以上的坐标转换时由极坐标相对参照确定维数空间。

目前采集煤炭地质勘查成果主要集中在上个世纪五六十年代，鉴于当时的历史背景，因建设、城市规划和科学研究以及军事需要，而在局部地区建立的相对独立的平面坐标系统。有相当部分的成果资料采用了地方坐标，甚至有的成果资料直接采用了人为的不准确隐匿坐标表示方法，这导致了数据采集过程中坐标的不确定性，这类坐标不能简单的看作是根据需要，投影到任意选定面上和(或)采用地方子午线为中央子午线的地方坐标系。这就需要针对不同的成果资料采取独立的坐标处理方法，现有技术中还很难做到这一点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地质勘查钻孔地理空间数据坐标转换方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种地质勘查钻孔地理空间数据坐标转换方法，包括以下步骤：

S1：带号处理：进行有经纬度和无经纬度的解算；

S2：地方坐标处理：分为有原点坐标和无原点坐标；

S3：运用高斯正反算法解决平面直角坐标系转换；

S4：通过地图查找解算坐标。

进一步地，S1中带号处理包括6度分带，其1∶2.5万及1∶5万的地形图采用6度分带投影，即经差为6度，从零度子午线开始，自西向东每个经差6度为一投影带，全球共分60个带，用1，2，3，4，5，……表示，即东经0-6度为第一带，其中央经线的经度为东经3度，东经6-12度为第二带，其中央经线的经度为9度。

进一步地，6度分带中央经线经度的解算方法如下：当地中央经线经度＝6°*当地带号－3°。

进一步地，S2中地方坐标处理中首先确定直角坐标系统是3度分带还是6度分带，具体投影算法：

6度分带中央子午线计算公式：当地经度/6＝N；中央子午线L＝6*N，当没有除尽，N有余数时，中央子午线L＝6*N－3；

3度分带中央子午线计算公式：当地经度/3＝N；中央子午线L＝3*N。

进一步地，S3中高斯正反算法：取中央子午线与赤道交点的投影为原点，中央子午线的投影为纵坐标x轴，赤道的投影为横坐标y轴，构成高斯克吕格平面直角坐标系，再将地球椭球面沿子午线划分成经差相等的瓜瓣形地带进行分带投影。

进一步地，高斯投影正算公式为：

高斯投影反算公式为：

进一步地，S4中通过地图查找解算坐标，其地图基于开源程序在web终端实现，通过将S3中的高斯正反算法输入开源程序中进行坐标解算。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种地质勘查钻孔地理空间数据坐标转换方法，针对在实际使用过程中遇到的不同类型的坐标问题，通过带号处理、地方坐标处理、运用高斯正反算法解决平面直角坐标系转换、再由地图查找解算坐标，实现了在采集煤炭地质勘查成果中能够对不同的成果资料采取独立的坐标处理方法，大大提高数据采集过程中坐标的稳定性和精度。

附图说明

图1为本发明的经纬度十进制转换界面图；

图2为本发明的通过直角坐标转换经纬距界面图；

图3为本发明的通过地理编码获取带号信息界面图；

图4为本发明的有矿区原点坐标情况下的坐标转换界面图；

图5为本发明的矿区原点坐标经纬距转换界面图；

图6为本发明的无原点坐标情况下地理编码信息测算界面图；

图7为本发明的钻孔坐标原始经纬距地方坐标转换界面图；

图8为本发明的带号问题处理界面图；

图9为本发明的逆地理编码信息POI界面图；

图10为本发明的大地坐标转换高斯平面直角坐标界面图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本发明实施例中：提供一种地质勘查钻孔地理空间数据坐标转换方法，包括以下步骤：

第一步：带号处理：进行有经纬度和无经纬度的解算；

第二步：地方坐标处理：分为有原点坐标和无原点坐标；

第三步：运用高斯正反算法解决平面直角坐标系转换；

第四步：通过地图查找解算坐标。

在上述步骤一中，带号处理包括6度分带，其1∶2.5万及1∶5万的地形图采用6度分带投影，即经差为6度，从零度子午线开始，自西向东每个经差6度为一投影带，全球共分60个带，用1，2，3，4，5，……表示，即东经0-6度为第一带，其中央经线的经度为东经3度，东经6-12度为第二带，其中央经线的经度为9度。

在上述实施例中，6度分带中央经线经度的解算方法如下：当地中央经线经度＝6°*当地带号－3°，例如：地形图上的横坐标为20345，其所处的六度带的中央经线经度为：6°*20-3°＝117°(适用于1∶2.5万和1∶5万地形图)。

在上述步骤二中，地方坐标处理中首先确定直角坐标系统是3度分带还是6度分带，具体投影算法：

6度分带中央子午线计算公式：当地经度/6＝N；中央子午线L＝6*N，当没有除尽，N有余数时，中央子午线L＝6*N－3；

3度分带中央子午线计算公式：当地经度/3＝N；中央子午线L＝3*N。

我国的经度范围西起73°东至135°，可分成6度带11个(13号带-23号带)，各带中央经线依次为(75°、81°、……123°、129°、135°)；3度带22个(24号带—45号带)，各带中央经线依次为(72°、75°、……132°、135°)；6度分带可用于中小比例尺(如1：250000)测图。

在上述步骤三中，高斯投影算法按照投影带中央子午线投影为直线，且长度不变和赤道投影为直线的条件，确定函数的形式，从而得到高斯一克吕格投影公式，投影后，除中央子午线和赤道为直线外，其他子午线均为对称于中央子午线的曲线；在高斯正反算法中：取中央子午线与赤道交点的投影为原点，中央子午线的投影为纵坐标x轴，赤道的投影为横坐标y轴，构成高斯克吕格平面直角坐标系，再将地球椭球面沿子午线划分成经差相等的瓜瓣形地带进行分带投影：

其中，高斯投影正算公式为：

高斯投影反算公式为：

在上述步骤四中，通过地图查找解算坐标，其地图基于开源程序在web终端实现，通过将步骤三中的高斯正反算法输入开源程序中进行坐标解算，具体如下：

为了进一步更好的解释说明本发明，还提供如下具体的实施例二：

带号处理：

1、有经纬度：在项目实施过程中，采集的资料年代比较久远，有相当部分的成果资料采用了地方坐标，甚至有的成果资料直接采用了人为的不准确隐匿坐标表示方法，这其中就包含了带号缺失情况，坐标修正人员可根据具体情况，分析当前成果资料文字部分，查找相关坐标经纬度信息，如果报告中存在该信息，可将坐标经纬度输入数据框，进行经纬度的转换，请参阅图1，在经过十进制转换后，可以进一步计算6度带中央子午线值、带号以及经距和纬距值，如图2所示。

2、无经纬度：在项目实施过程中，还可以遇见一种情况，就是在煤炭地质勘查成果资料齐全的情况下，文字报告中没有体现明确的经纬度或空间地理位置信息，这就需要在工程布置图或地形地质图中去寻找该矿区的参照信息，比如周边的建筑名称、村庄或者山行水系等，但是鉴于年代因素，部分参照信息已经荡然无存或者随着历史的变迁已经变换了名称，会给工作人员增加了工作难度；因此，在高斯坐标正反算算法理论的基础上，结合网络开源地图数据，可以轻松通过地址信息编码的查询，计算得出相应的十进制经纬度数据，并根据坐标转换算法计算出出于该地带的坐标带号，如图3所示。

地方坐标处理，包括：

1、有矿区原点坐标：地方坐标是可以找到当时环境下的原始原点坐标，在矿区范围内按照X＝X0+a和Y＝Y0+b的公式即可计算出；但是，当前项目中涉及的地方坐标是上个世纪五十至六十年代，由于当时的历史环境复杂、政治环境比较敏感，导致了相当一批原始原点坐标人为匿藏或者丢失，给工作人员造成比较大的困扰；因此，项目在进行过程中，在有关地质专家的帮助下，结合史实材料，可以判断出当时矿区的位置，并结合AcrGIS等地理信息工具，计算出空间位置数据信息，获得相应的参数，将原始经纬距带入相关参数函数算法，计算得出位于矿区范围内的坐标点，如图4-5所示。

2、无矿区原点坐标：在查阅相关成果资料的基础上，没有发现文字记录该矿区原点坐标，则要通过相关工程布置图或地形地质图进行参照系查找，搜寻周边位置信息，类似于无经纬度的带号测算，如图6-7所示。

3、分项模块应用：在该部分中，工作人员可以根据各自的需求，针对性的对不同情况下的坐标问题进行处理，如只需要解决普通带号的测算、十进制经纬度的转换、高斯平面直角坐标的转换、地图获取经纬度以及逆地理编码进行POI查询等，可以通过地图标点信息转换的经纬度格式，测算如中央子午线、带号、经纬距等相关数据，如图8-10所示。

综上所述：本发明提供的一种地质勘查钻孔地理空间数据坐标转换方法，针对在实际使用过程中遇到的不同类型的坐标问题，通过带号处理、地方坐标处理、运用高斯正反算法解决平面直角坐标系转换、再由地图查找解算坐标，实现了在采集煤炭地质勘查成果中能够对不同的成果资料采取独立的坐标处理方法，大大提高数据采集过程中坐标的稳定性和精度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种地质勘查钻孔地理空间数据坐标转换方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：带号处理：进行有经纬度和无经纬度的解算；

S2：地方坐标处理：分为有原点坐标和无原点坐标；

S3：运用高斯正反算法解决平面直角坐标系转换；

S4：通过地图查找解算坐标。

2.如权利要求1所述的一种地质勘查钻孔地理空间数据坐标转换方法，其特征在于，S1中带号处理包括6度分带，其1∶2.5万及1∶5万的地形图采用6度分带投影，即经差为6度，从零度子午线开始，自西向东每个经差6度为一投影带，全球共分60个带，用1，2，3，4，5，……表示，即东经0-6度为第一带，其中央经线的经度为东经3度，东经6-12度为第二带，其中央经线的经度为9度。

3.如权利要求2所述的一种地质勘查钻孔地理空间数据坐标转换方法，其特征在于，6度分带中央经线经度的解算方法如下：当地中央经线经度＝6°*当地带号－3°。

4.如权利要求1所述的一种地质勘查钻孔地理空间数据坐标转换方法，其特征在于，S2中地方坐标处理中首先确定直角坐标系统是3度分带还是6度分带，具体投影算法：

6度分带中央子午线计算公式：当地经度/6＝N；中央子午线L＝6*N，当没有除尽，N有余数时，中央子午线L＝6*N－3；

3度分带中央子午线计算公式：当地经度/3＝N；中央子午线L＝3*N。

5.如权利要求1所述的一种地质勘查钻孔地理空间数据坐标转换方法，其特征在于，S3中高斯正反算法：取中央子午线与赤道交点的投影为原点，中央子午线的投影为纵坐标x轴，赤道的投影为横坐标y轴，构成高斯克吕格平面直角坐标系，再将地球椭球面沿子午线划分成经差相等的瓜瓣形地带进行分带投影。

6.如权利要求5所述的一种地质勘查钻孔地理空间数据坐标转换方法，其特征在于，高斯投影正算公式为：

高斯投影反算公式为：

。

7.如权利要求1所述的一种地质勘查钻孔地理空间数据坐标转换方法，其特征在于，S4中通过地图查找解算坐标，其地图基于开源程序在web终端实现，通过将S3中的高斯正反算法输入开源程序中进行坐标解算。

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