不動產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)空間基準(zhǔn)的研究

曾艷艷，朱照榮，張鳳錄，陳廷武

(北京市測繪設(shè)計研究院，北京100038)

一、引 言

隨著《不動產(chǎn)登記暫定條例》的出臺，我國的不動產(chǎn)登記工作逐步展開。然而不動產(chǎn)的統(tǒng)一登記是一項十分艱巨的系統(tǒng)工程，要做到登記機構(gòu)、登記簿冊、登記依據(jù)和信息平臺“四統(tǒng)一”［1］，建立統(tǒng)一的不動產(chǎn)登記信息管理基礎(chǔ)平臺和不動產(chǎn)登記信息公開查詢系統(tǒng)，就必須建立在不動產(chǎn)測繪的基礎(chǔ)之上。因此不動產(chǎn)測繪在不動產(chǎn)登記過程中起著重要的作用。但目前不動產(chǎn)測繪還存在著很多技術(shù)問題，例如:統(tǒng)一的空間基準(zhǔn)問題。不動產(chǎn)登記在各個時期形成的測繪數(shù)據(jù)空間基準(zhǔn)與當(dāng)時的國家坐標(biāo)系統(tǒng)相關(guān)，包括1954北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系和各地城市獨立坐標(biāo)系［2］等。2008年，國家正式啟用CGCS2000坐標(biāo)系。如何充分利用早期成果數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各坐標(biāo)系統(tǒng)間的無縫統(tǒng)一，是不動產(chǎn)測繪成果大范圍推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)。因此對于不動產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)空間基準(zhǔn)技術(shù)的研究具有重要的科研意義和實用意義。

本文給出了解決不動產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)空間基準(zhǔn)技術(shù)問題的實施方案，并通過算例驗證了Bursa七參數(shù)法滿足精度要求，可應(yīng)用于不動產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)空間基準(zhǔn)的統(tǒng)一。

二、統(tǒng)一空間基準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)

不動產(chǎn)測繪空間基準(zhǔn)的研究主要涉及技術(shù)調(diào)研、現(xiàn)有資料整理和內(nèi)容對比分析、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法研究、試驗數(shù)據(jù)驗證、軟件開發(fā)以及編寫空間基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換技術(shù)規(guī)定等內(nèi)容，具體技術(shù)路線如圖1所示，下面詳細(xì)介紹幾個重要組成部分。

1．現(xiàn)有資料整理，選擇控制點

首先收集不動產(chǎn)(土地、房屋、草原、林地、海域等)相關(guān)國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和我國各個省市數(shù)據(jù)，對不同坐標(biāo)系下的控制數(shù)據(jù)進行整理和歸類;然后對不同等級、不同精度、不同測繪基準(zhǔn)的控制測量數(shù)據(jù)進行對比分析，選擇分布均勻、精度匹配的不動產(chǎn)測繪控制數(shù)據(jù)。

2．坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法研究

不動產(chǎn)測繪空間基準(zhǔn)統(tǒng)一的關(guān)鍵技術(shù)是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法的研究，精確的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法可減少數(shù)據(jù)的損失，實現(xiàn)各個坐標(biāo)系統(tǒng)間的無縫統(tǒng)一。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法的研究主要包括以下內(nèi)容:

首先應(yīng)該確定不動產(chǎn)測繪的范圍;其次應(yīng)考慮是整體還是分區(qū)轉(zhuǎn)換，如果是分區(qū)轉(zhuǎn)換應(yīng)考慮分區(qū)接邊的精度。

然后是轉(zhuǎn)換模型的選擇。不動產(chǎn)測繪含土地、房屋、草原、林地、海域等方面，由于這些測繪資料屬于不同部門和不同領(lǐng)域，因此，對資料的精度要求也不同，形成了多種精度的測繪資料成果。在研究坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型時采用“就高不就低”的原則，將精度不高的資料統(tǒng)一到同一個精度標(biāo)準(zhǔn)，建立一個無精度損失的轉(zhuǎn)換模型。特別是要解決城市大比例尺數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度問題。

最后是轉(zhuǎn)換方式的研究。同一測繪基準(zhǔn)下的大地坐標(biāo)和平面直角坐標(biāo)相互轉(zhuǎn)換及其換帶計算;不同測繪基準(zhǔn)下的坐標(biāo)之間相互轉(zhuǎn)換。

3．試驗數(shù)據(jù)驗證

利用上述研究方法，在示范地區(qū)選取試驗數(shù)據(jù)，進行不動產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)測繪基準(zhǔn)下的坐標(biāo)之間相互轉(zhuǎn)換的應(yīng)用示范，驗證研究成果的科學(xué)性和可行性。

4．坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)軟件開發(fā)

軟件需要實現(xiàn)不同參心系與2000國家大地坐標(biāo)系的相互轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換方式包括單點轉(zhuǎn)換、批量處理轉(zhuǎn)換以及圖形轉(zhuǎn)換。加入加密授權(quán)功能，由各地獨立坐標(biāo)系管理部門封裝轉(zhuǎn)換參數(shù)，在保密的前提下可以達到坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的目的。軟件應(yīng)界面友好、功能齊全、使用方便、規(guī)范化、模塊化，軟件研發(fā)完成后進行嚴(yán)格的測試。

5．空間基準(zhǔn)技術(shù)規(guī)定編寫

技術(shù)規(guī)定中要明確數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)精度的要求，對控制測量數(shù)據(jù)進行對比分析。研究數(shù)據(jù)的剔除要求，對不同等級、不同精度、不同測繪基準(zhǔn)的控制測量數(shù)據(jù)進行研究，對分布不均勻、精度匹配不好的不動產(chǎn)測繪控制數(shù)據(jù)進行剔除。研究坐標(biāo)轉(zhuǎn)換重合點的選擇和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型的選擇，進行精度評估與檢核。在此基礎(chǔ)上編制完成技術(shù)規(guī)定。

圖1 不動產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)空間基準(zhǔn)技術(shù)研究實施路線

三、算例分析

實現(xiàn)不動產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)空間基準(zhǔn)統(tǒng)一的關(guān)鍵技術(shù)是轉(zhuǎn)換模型的選擇。目前，轉(zhuǎn)換模型主要包括Bursa七參數(shù)法、四參數(shù)法、多項式擬合法和九參數(shù)法［3］。下面以Bursa七參數(shù)方法為例，來分析七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型在不動產(chǎn)測繪中的應(yīng)用。

Bursa七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型為

本試驗采取如圖2所示的一組控制點(10個)，分別具有BJ54坐標(biāo)和國家2000坐標(biāo)，根據(jù)分布均勻和圖形強度高的原則［4］，在此選擇3、6、7、8、10號點作為求解七參數(shù)的控制點，然后通過重合點殘差(轉(zhuǎn)換坐標(biāo)和原坐標(biāo)之差)和協(xié)方差來評價其精度，進而根據(jù)所求七參數(shù)，求解其余點(1、2、4、5、9)的國家2000坐標(biāo)，求其殘差，作為外部檢核的精度。具體步驟如下:

圖2 點位分布圖

1)基于3、6、7、8、10號點的兩套坐標(biāo)和公式(1)可構(gòu)建誤差方程V=Bx－l，其中:BJ54為原坐標(biāo)，記為( X1，Y1，Z1);國家2000坐標(biāo)為目標(biāo)坐標(biāo)，記為( X2，Y2，Z2);V為公共點上觀測量l的改正數(shù)，B是由BJ54坐標(biāo)組成的系數(shù)矩陣，x為待求的七參數(shù)x= [ΔX0ΔY0ΔZ0εXεYεZk]T。

2)基于最小二乘法，可求出七參數(shù)x=( BTB )－1BTl。

3)求出單位權(quán)方差和七個參數(shù)的協(xié)方差，結(jié)果如表1所示，采用公式為

式中，n為觀測個數(shù)，在此為15;m為待求參數(shù)，對Bursa七參數(shù)來說，m=7。

表1 七參數(shù)精度

4)利用步驟2)計算的七參數(shù)和重合點(3、6、 7、8、10)的BJ54坐標(biāo)，可求出國家2000坐標(biāo)，然后和已知2000坐標(biāo)相減，求其殘差。如表2所示。

表2 重合點殘差 cm

5)利用七參數(shù)和檢核點(1、2、4、5、9)的BJ54坐標(biāo)，求出國家2000坐標(biāo)，然后和檢核點的已知2000坐標(biāo)相減，求其殘差，如表3所示。

表3 外部檢核點的殘差 cm

由表1和表2可知，七參數(shù)模型的單位權(quán)矩陣在厘米量級，重合點殘差在3個方向(X，Y，Z)上的量級都在1．5 cm以內(nèi)，從表3可知，外部檢核點的殘差最大值為2．1 cm左右。這說明Bursa七參數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型有足夠的精度保證，可很好地適用于不動產(chǎn)測繪基礎(chǔ)數(shù)據(jù)空間基準(zhǔn)的統(tǒng)一。

四、結(jié) 論

本文詳細(xì)論述了不動產(chǎn)測繪空間基準(zhǔn)統(tǒng)一實現(xiàn)的技術(shù)，主要包括控制點的選擇、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法的研究，特別是轉(zhuǎn)換模型的研究。然后使用具有兩套坐標(biāo)(BJ54坐標(biāo)和國家2000坐標(biāo))的重合點，討論了Bursa七參數(shù)在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用，可得出結(jié)論:Bursa七參數(shù)有足夠的精度去保證坐標(biāo)轉(zhuǎn)換間的無縫統(tǒng)一，可應(yīng)用于不動產(chǎn)測繪基礎(chǔ)數(shù)據(jù)空間基準(zhǔn)的統(tǒng)一。

［1］ 賴俊峰．不動產(chǎn)登記檔案集約化管理［J］．中國檔案，2014(2):50-51．

［2］ 郭充．面向CGCS2000的格網(wǎng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法及應(yīng)用研究［D］．鄭州:信息工程大學(xué)，2009．

［3］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部．CJJ/T 73—2010衛(wèi)星定位城市測量技術(shù)規(guī)范［S］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010．