基于EPS地理信息工作站實現蕪湖市基礎測繪數據的坐標轉換

張紅梅，張超，馬祥

(蕪湖市勘察測繪設計研究院有限責任公司，安徽蕪湖 241000)

1 引言

經國務院批準，根據《中華人民共和國測繪法》，我國于2008年7月1日，啟用2000國家大地坐標系(CGCS2000)。CGCS2000與現行國家大地坐標系(1954年北京坐標系，1980西安坐標系)轉換、銜接的過渡期為8年～10年。2008年7月1日后新生產的各類測繪成果應采用2000國家大地坐標系。現有地理信息系統，在過渡期內應逐步轉換到2000國家大地坐標系;2008年7月1日后新建設的地理信息系統應采用2000國家大地坐標系。

針對上述形勢，通過對蕪湖市現有測繪成果的綜合分析，結合數據內容、格式等，對關鍵技術進行研究，建立完整的工藝，研究適合蕪湖測繪成果轉換方法，并利用EPS地理信息工作站坐標系統轉換參數計算以及腳本處理模塊實現基礎測繪成果數據坐標系的整體轉換。

2 數據轉換流程

2.1 中央子午線選取

根據城市區域范圍選取適合的中央子午線，保證每千米長度投影變形不超過 2.5 cm。

2.2 重合點選取

當兩種不同坐標系進行轉換時，坐標轉換的精度除取決于坐標轉換的數學模型和求解轉換參數的公共點(重合點)坐標精度外，還和公共點(重合點)的多少、幾何形狀結構有關。

重合點選取的原則是盡量選取足夠的高等級、高精度且分布均勻的點作為坐標轉換的重合點。重合點的選取主要是根據外業GPS網施測技術總結、點之記與同坐標差比較綜合確定重合點。為提高坐標轉換精度，必須使重合點的數量足夠且分布均勻、合理，同時還要經過大量的試算與分析剔除一些變化大的重合點(粗差點)，從而確定出最終用于求取轉換參數的重合點。

2.3 轉換參數計算

常用的坐標轉換模型有二維七參數轉換模型、平面四參數轉換模型、三維七參數坐標轉換模型等，按照《現有測繪成果轉換到2000國家大地坐標系技術指南》模型選擇中指出，省級以下的坐標轉換可選擇三維四參數模型或平面四參數模型。對于相對獨立的平面坐標系統與2000國家大地坐標系的聯系可采用平面四參數模型:

其中，2個平移參數x0、y0，1個旋轉參數α和1個尺度因子m。

利用平面四參數轉換模型求解轉換參數。

2.4 數據成果轉換

利用EPS地理信息工作站進行數據成果轉換，EPS地理信息工作站是以數據庫為核心的一體化解決數據采集、數據編輯、數據監理、跨平臺數據轉換、整合共享與多格式數據分發、數據庫建設、數據更新到GIS分析應用等諸多問題的綜合信息系統體系。

3 具體做法

3.1 蕪湖市現有數據情況

目前有采用蕪湖獨立坐標系制作的1∶500地形圖、1∶1 000地形圖，其中2005年的數據為*.DWG格式，2005年后直接利用EPS地理信息工作站地形圖的數據格式為*.EDB。*.EDB格式的數據可直接進行轉換，*.DWG數據可通過EPS地理信息工作站調入轉換為*.EDB后進行轉換。

3.2 蕪湖獨立坐標系統現狀

蕪湖獨立坐標系是以1954年北京坐標系為基礎建立的獨立坐標系，投影面高度為橢球面，采用高斯－克呂格投影，該系統不利于GPS測量快速、方便獲取高精度成果，不利于提升城市坐標成果的精度，不利于國家與地方資料共享。另外，國家規定CGCS 2000啟用8年～10年后，1954年北京坐標系將停止使用。當國家參心坐標系統的消失，該系統也隨之與國家坐標系失去直接、嚴密的聯系。

3.3 蕪湖獨立坐標轉CGCS 2000重合點的選取

根據蕪湖市似大地水準面精化GPS點位的分布情況及已有資料，經過綜合分析，選取重合點11點用于坐標轉換參數的計算，重合點CGCS 2000成果采用2011年蕪湖市似大地水準面精化GPS成果，蕪湖獨立坐標系成果采用蕪湖市勘察測繪設計研究院有限責任公司提供的2007年蕪湖市三等GPS擴網平差成果及CORS站成果。

在進行蕪湖獨立坐標系到CGCS 2000轉換時，經過反復試算，最終采用重合點11點計算坐標轉換參數。重合點分布圖如圖1所示:

圖1 重合點及GPS點點位分布圖

3.4 利用EPS地理信息工作站計算轉換參數

EPS地理信息工作站集信息化測繪生產技術體系、工藝流程、生產工具、數據管理于一體，是GIS技術與CAD技術高度融合的產品，能較好的實現數據轉換、圖屬關聯、數據處理、GIS建庫、動態更新與成果輸出一體化。

利用EPS地理信息工作站下的坐標轉換軟件計算坐標轉換所需要的四參數如圖2所示:

圖2 坐標轉換參數計算界面

坐標轉換的精度是通過求取轉換參數的重合點的殘差中誤差體現的。

轉換時利用的重合點數及坐標轉換殘差中誤差如表1所示。

坐標轉換殘差中誤差統計表 表1

坐標轉換精度估計依據下式計算。

①V(殘差)=重合點轉換坐標－重合點已知坐標

3.5 利用EPS地理信息工作站進行數據成果轉換

(1)編寫轉換腳本

EPS腳本語言遵循VBScript和JScript語言標準，支持用戶在EPS平臺上進行二次開發，主要實現EPS平臺工程管理、選擇集操作、數據編輯、數據整理、數據轉換和系統設置等處理。

EPS腳本以*.VBS或*.JS為擴展名，采用文本文件格式存儲，無需編譯即可在EPS平臺中以菜單、工具按鈕或命令行方式執行。

腳本分為有模腳本和無模腳本:

有模腳本

以OnClick為入口函數，End Sub結束，在一個有模腳本程序中必須定義OnClick函數。有模腳本不支持與視圖窗口進行交互操作。

腳本結構

無模腳本

以OnInitScript為入口函數，在一個無模腳本程序中必須定義 OnInitScript、OnExitScript、OnOK和 On-Cancel函數。有模腳本允許與視圖窗口進行交互操作，可以響應視圖窗口的鼠標消息、按鍵消息和繪圖消息。同時無模腳本支持通用參數錄入對話框，通過該對話框可實現用戶參數錄入。

腳本結構

在本次轉換過程中由于轉換參數已定所以采用有模腳本。

坐標轉換腳本實現:

(2)填寫參數進行轉換

在腳本編輯器中調用腳本，選中需要轉換的數據點擊執行即可完成坐標的轉換，如圖3所示。

圖3 腳本編輯器界面

4 成果檢核

各項資料坐標轉換完成后，采用內外業相結合的方法進行檢查驗收。

選擇均勻分布蕪湖市區的11個沒參與參數計算的重合點進行了外部檢核。

作為檢核點的外符合精度，外部檢核點誤差σ:

其中，m為檢核點個數，△為檢核點轉換坐標與其已知值之差。

坐標轉換精度要通過外部檢核點誤差與轉換(殘差)中誤差全面來衡量，當轉換的檢核點誤差與轉換(殘差)中誤差數值接近時，可認為是坐標轉換精度。

進行蕪湖獨立坐標系到CGCS2000轉換時，坐標轉換精度如表2所示:

外部檢核計算成果表 表2

外部檢核點誤差:

另外選擇了均勻分布蕪湖市區的15個點進行蕪湖獨立坐標系、CGCS2000的實地測量.

實際測量結果與轉換結果精度統計如表3所示:

外業實測點計算成果表 表3

外部實測點誤差:

5 小結

(1)EPS腳本語言遵循VBScript和JScript語言標準，支持用戶二次開發，主要實現EPS平臺數據整理，數據轉換等處理。SSProcess是系統缺省定義的對象，是與EPS平臺交互的主要入口對象，SSProcess對象的功能包括工程管理、選擇集操作、圖形編輯操作、數據整理、數據轉換、坐標體系轉換和系統設置等功能。

(2)利用腳本不僅可以實現不同坐標系間二維四參數轉換模型的轉換，也同樣適用于二維七參數轉換模型、三維七參數坐標轉換模型。

(3)只需計算出所選模型的參數寫入腳本執行命令即可。利用坐標轉換腳本轉換后的數據無丟失，轉換精度高。

［1］李征航，黃勁松.GPS測量與數據處理［M］.武漢大學出版社，2005.

［2］肖建華，王厚之，李江衛等.武漢市現代測繪基準體系建設［J］.城市勘測，2011(3).

［3］馬祥，李華平.蕪湖市現代測繪基準體系的建立［J］.城市勘測，2013(4).

［4］國家測繪地理信息局.啟用2000國家大地坐標系實施方案［R］.2010－09.

［5］國家測繪地理信息局.現有測繪成果轉換到2000國家大地坐標系技術指南［R］.2010－09.

［6］國家測繪地理信息局.2000國家大地坐標系推廣使用技術指南［R］.2013－6.