地方坐標系向2000國家大地坐標系轉換的研究與探討

張金榮

（華北地質勘查局五一四地質大隊，河北 承德 067000）

地方坐標系向2000國家大地坐標系轉換的研究與探討

張金榮

（華北地質勘查局五一四地質大隊，河北 承德 067000）

針對于現階段多種地方坐標共存的復雜局面，提出將地方坐標轉換為2000國家大地坐標系的2種技術路線，并通過具體實例分析，該計算方法精度較高，實用性較好。

地方坐標系；2000國家大地坐標系；坐標轉換

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.011

1 引言

新中國成立以來，我國使用的坐標系統主要有1954北京坐標系和1980西安坐標系，此外，部分城市為了避免高斯投影變形帶來的測量精度不準問題，建立了各自的地方坐標系，導致多種坐標體系并存使用。

隨著科學技術的進步，衛星定位技術的發展越來越成熟，精度也不斷提高，參心大地坐標系在精度方面已不能滿足當今社會測繪、定位的要求。2008年7月，國務院決定啟用新的地心坐標系——2000國家大地坐標系，參心坐標系也將逐步淘汰。有基于此，對地方坐標系向2000國家大地坐標系的轉換研究成為一件重要而緊迫的任務。

2 2000國家大地坐標系的定義方法

200 0國家大地坐標系（CGCS2000）以包含整個海洋和大氣在內的地球質量中心為定義原點，是一種地心坐標系，其X軸從原點出發，指向格林尼治參考子午線與地球赤道面的交點，Z軸方向是從原點出發，指向歷元2000.0的地球參考極方向。Y軸與X軸、Z軸構成右手正交坐標系。2000國家大地坐標系采用的地球橢球形參數如下：

1）長半軸a=6378137m；

2）扁率f=1/298.257222101；

3）地心引力常數：GM=7.292115×1014m3/s2；

4）自轉角速度：ω=7.292115×10-5rad/s。

3 地方坐標系向2000國家大地坐標系轉換方法研究

3.1 地方坐標系到2000國家大地坐標系轉換的技術路線

考慮到現實中多種地方坐標系共存情況，為此提出兩種坐標系轉換的技術路線：

1）使用2000地方坐標系作為進行轉換的過渡坐標系，在此基礎上完成地方坐標系向2000國家大地坐標系的轉換，其技術思路見圖1。

圖1 第一種技術路線圖

該技術路主要運用的是重合點上的2000國家大地坐標系，將國家坐標系按照地方坐標系的方式建立，以作為中間坐標系，再通過重合點的坐標和數學模型處理，將地方坐標系轉換為2000地方坐標，根據變換關系就可以完成向2000國家大地坐標系的轉換。

2）第二種技術路線利用參心坐標系作為過渡（見圖2）。

圖2 第二種技術路線圖

采用該種技術路線首先利用逆變換方式把地方坐標還原成參心坐標，然后利用重合點坐標和數學模型將參心坐標進行轉換，可以得到2000國家大地坐標系對應坐標。這里所指的參心坐標為地方坐標變換形成的1954年北京坐標系坐標或1980西安坐標系坐標。

3.2 精度估算

3.2.1 轉換坐標精度計算

大量研究表明，通過設立合理外部檢驗點，可以驗證坐標轉換的精度，這種方法的大體思路為：將不參加轉換的部分重合點篩檢出來，作為外部檢驗點，用于檢測控制點坐標是否符合精度。進行外部檢驗點的設置時，所依據的原則與重合點的選擇原則類似，要求設置的外檢點必須達到一定數量，并且均勻分布在轉換區域周圍、內部。

3.2.2 估算轉換參數的精度

通常情況下，計算轉換參數的精度，可以采用對比參加轉換重合點回代誤差的方法。

3.3 具體算例

某城市采用克拉索夫橢球參數作為地球球體模型，建立地方坐標系，中央子午線設在城市中心，這一點與國家坐標系不一致，投影面設置在參考橢球面上。城市基礎控制網有GPSB、C級點工60個，選用14個重合點，其余46個控制點都作為外部檢核點。轉換成2000國家大地坐標系，具體轉換成果如表1所示：

由此可見：該計算方法總體誤差較小，精度較高，同時，采用多項式模型進行計算能在一定程度上提高轉換的精度，建議優先使用。

表1 轉換結果與CGCS2000成果比較 單位：cm

4 結語

在進行地方坐標系向2000國家大地坐標系轉換時，應當采用適合的方法，認真分析地方坐標系的測繪情況和重合點數量是十分必要的，然后選用適合的技術路線，進行參數選擇和模型建立，優選精度較高的轉換結果。

【1】朱留軍,邊亮.淺談地方坐標系向CGCS2000的轉換方法[J].科技視界, 2012(28):201-202.

【2】席靖智,曹智翔.淺談地方獨立坐標系測量成果向2000國家大地坐標系轉換的理論與方法[J].科技信息,2011(23):188-189.

【3】李東,毛之琳.地方坐標系向2000國家大地坐標系轉換方法的研究[J].測繪與空間地理信息,2010(6):202-203.

【4】歐朝敏,黃夢龍.地方坐標到2000國家大地坐標轉換方法研究[J].測繪通報,2010(9):26-28.

【5】耿曉燕.地方獨立坐標系向2000國家大地坐標系轉換研究[D].西安：西安科技大學,2010.

圖3 株洲市舊城區口袋公園規劃布局圖

1）石峰區共有73個口袋公園，其中，社區公園4個，街旁綠地9個，道路綠地14個，居住綠地39個，公共設施綠地1個，非城市綠地的小型開放空間6個。

2）荷塘區共有80個口袋公園，其中，社區公園2個，街旁綠地21個，道路綠地6個，居住綠地37個，公共設施綠地8個，非城市綠地的小型開放空間6個。

3）蘆淞區共有54個口袋公園，其中，社區公園3個，街旁綠地9個，道路綠地8個，居住綠地26個，公共設施綠地2個，非城市綠地的小型開放空間6個。

4）天元區共有48個口袋公園，其中，社區公園2個，街旁綠地9個，居住綠地24個，道路綠地4個，公共設施綠地8個，非城市綠地的小型開放空間1個。

4.5 口袋公園近期建設實施保障

4.5.1 建設計劃

近期建設時段：2015—2017年，建設任務：每年完成50個口袋公園建設，3年共完成150個口袋公園建設。

4.5.2 實施保障策略

1）完善口袋公園的管理體系。2）建立多渠道的投資體系。

5 結語

本次規劃主要做了以下幾方面工作：（1）對口袋公園概念的外延進行拓展；（2）提出適合布局在老城區的口袋公園的建設模式；（3）對舊城區中口袋公園進行全面徹底地調查，提出建設計劃。以上的工作僅僅只是一個探索，要使老城區的口袋公園發揮更大的效應，還需要在以后的實踐和理論中作進一步的總結和探討。

【1】張文英.口袋公園——躲避城市喧囂的綠洲[J].中國園林，2007（6）：48.

【參考文獻】

【收稿日期】2016-5-10

Research and Study on Transformation from Loal Coordinate System to CGCS2000

ZHANGJin-rong
(514GeologicalBrigadeofNorthChinaGeologicalExplorationBureau,Chengde067000,China)

In the viewof the complicated situation that various local coordinates are coexistent at the present stage, two methods are outlined in this article for the transformationfromLocalCoordinateSystemtoCGCS2000,throughtheconcretecaseanalysis,itturnouttobeahighprecisionandapplicationofthismethod.

LocalCoordinateSystem;CGCS2000;coordinatetransformation

P228.4

A

1007-9467（2016）07-0019-02

2016-7-5

張金榮（1983～），男，甘肅臨洮人，工程師，從事工程測量研究，（電子信箱）zjr38@163.com。