文萊大地基準(zhǔn)與坐標(biāo)格網(wǎng)

王宇譜，崔龍宇，王 寧

（1.信息工程大學(xué) 地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州 450001; 2.61618部隊(duì), 北京 102102）

文萊大地基準(zhǔn)與坐標(biāo)格網(wǎng)

王宇譜1，崔龍宇2，王 寧1

（1.信息工程大學(xué) 地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州 450001; 2.61618部隊(duì), 北京 102102）

介紹了文萊大地基準(zhǔn)及其對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)格網(wǎng)發(fā)展的過程與現(xiàn)狀，給出了文萊各個(gè)基準(zhǔn)間的關(guān)系與轉(zhuǎn)換參數(shù)。可為我國南海護(hù)漁、人道主義救援提供地理空間信息，同時(shí)為了解文萊大地測(cè)量發(fā)展歷程、促進(jìn)我國與文萊的測(cè)繪技術(shù)交流提供參考。

文萊；大地測(cè)量；控制網(wǎng)；基準(zhǔn)

文萊地處東南亞地區(qū)，北部沿海瀕臨南中國海，發(fā)達(dá)的海洋油氣產(chǎn)業(yè)為文萊帶來了大量的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)的繁榮[1]。大地基準(zhǔn)及其坐標(biāo)格網(wǎng)是確定地理空間信息幾何形態(tài)和時(shí)空分布的基礎(chǔ)[2-3]，為油氣資源的開發(fā)及其他工程建設(shè)等提供起算數(shù)據(jù)與位置服務(wù)。本文主要介紹了文萊大地基準(zhǔn)及其坐標(biāo)格網(wǎng)的建設(shè)過程與現(xiàn)狀，給出了文萊大地基準(zhǔn)的坐標(biāo)值及其境內(nèi)局部參考系、WGS84系統(tǒng)、最新的2009文萊達(dá)魯薩蘭地心基準(zhǔn)間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

1 早期大地基準(zhǔn)的建立及其坐標(biāo)格網(wǎng)

文萊最初的大地測(cè)量工作是在1934～1937年間實(shí)施的，是婆羅洲一等三角測(cè)量的一部分[4]。1934年建立了馬魯?shù)鄹浇牡诙l沙撈越基線，該基線與古晉基線相距約330英里，后來又?jǐn)U展到亞庇（北婆羅洲）基地（the Jesselton [North Borneo] base），為馬魯?shù)蹡|北部的測(cè)量作業(yè)提供檢核。馬魯?shù)刍€由沙撈越官員和文萊測(cè)量人員聯(lián)合施測(cè)。在對(duì)基線網(wǎng)進(jìn)行觀測(cè)的過程中，沙撈越當(dāng)局將其向西南方向擴(kuò)展到詩巫；而文萊方面則把該基線網(wǎng)引向東北方向的北婆羅洲邊界。在公布的文萊三角測(cè)量中，闡述了該地區(qū)的三角鎖網(wǎng)是如何建立在納閩島天文觀測(cè)基礎(chǔ)上的，以及如何以沙撈越東部的子午線為參考進(jìn)行計(jì)算[5-6]。這段時(shí)期所建立的東部系統(tǒng)是就馬魯?shù)刍囟缘模ɑ蛉徽`差±1/1 000 000），其緯度和經(jīng)度是在納閩島上觀測(cè)的；而方位角是在堤姆巴厘（納閩島）（Timbali [Labuan]）觀測(cè)的，其值與在米里觀測(cè)到的方位角符合程度在0．04"以內(nèi)[6]。

1947年又對(duì)婆羅洲三角網(wǎng)進(jìn)行了重新平差，并在此次平差的基礎(chǔ)上建立起了被稱作1948婆羅洲三角網(wǎng)（BT48）的局部大地測(cè)量參考系；該系統(tǒng)的原點(diǎn)建立在拉布安島堤姆巴厘山（Bukit Timbalai，Labuan Island），其坐標(biāo)值為：Φ0=05°17'03.55"N，Λ0=115°10'56.41"E；BT48所使用的參考橢球是校正的埃佛勒斯橢球（the modified Everest）， 其 中 a=6 377 298.556 m，1/f = 300.801 7[6]。

1968年，東馬來西亞（沙巴、沙撈越和文萊）的一等控制網(wǎng)、文萊與沙巴境內(nèi)的舊婆羅洲西海岸三角網(wǎng)（1930～1942）、沙撈越境內(nèi)的婆羅洲東海岸三角網(wǎng)、擴(kuò)展的沙巴西海岸三角網(wǎng)（1955～1960）以及1961～1968年間測(cè)量得到的一些新站點(diǎn)考慮在內(nèi)，通過一種重新平差策略使得BT48得到進(jìn)一步優(yōu)化，從而得到了被稱為1968婆羅洲三角網(wǎng)（BT68）的新局部大地參考系；不過，該參考系并沒有被文萊所采用[4,6]。

在大地基準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)格網(wǎng)系統(tǒng)方面，文萊一直采用婆羅洲校正斜軸正形（rectified skew orthomorphic，RSO）投影建立直角坐標(biāo)系來服務(wù)于國家的地籍成圖和地形圖繪制。婆羅洲RSO投影參數(shù)為：名稱：婆羅洲坐標(biāo)格網(wǎng)，投影：校正斜軸正形投影（RSO），參考橢球：埃佛勒斯橢球a=6 377 298.556 m，1/f=300.801 7，測(cè)量單位：m，投影原點(diǎn)的坐標(biāo)：φ0=4°00'N，λ0=115°00'E，原點(diǎn)處的尺度因子：0.999 84，假定北：442 857.654N，假定東：590 476.872E，斜軸方位角：真北方向的53°18'56.9543"。

2 現(xiàn)代大地基準(zhǔn)的建設(shè)及其格網(wǎng)系統(tǒng)

1992年，文萊建立GPS控制網(wǎng)，并且在1994年與1995年開展了覆蓋整個(gè)文萊的GPS測(cè)量。2002～2003年期間，又一次的GPS測(cè)量在17個(gè)測(cè)站上展開，這些測(cè)站包含了部分一等和二等三角測(cè)站以及一些新的GPS點(diǎn)[8]。這次測(cè)量的主要目的包括[4]：①建立一種新的GPS網(wǎng)。②分析現(xiàn)存的大地網(wǎng)。③得到WGS84與BT48之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)（轉(zhuǎn)換原理如圖1所示）。目前，文萊還維持著一個(gè)包含了8個(gè)CORS站的特等控制網(wǎng)（zero order network）；每個(gè)CORS站配備一臺(tái)接收機(jī)、一套天線以及電源和通信鏈接，為文萊GNSS/GPS用戶提供24 h的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

圖1 布爾沙-沃爾夫七參數(shù)轉(zhuǎn)換示意圖

2009年，為了適應(yīng)新時(shí)期的發(fā)展需求，文萊測(cè)量部門與馬來西亞科技大學(xué)合作研究建立文萊新的大地參考框架[9]。該參考框架對(duì)應(yīng)的新地心基準(zhǔn)稱為2009文萊達(dá)魯薩蘭地心基準(zhǔn)（GDBD2009）。該基準(zhǔn)基于ITRF2005參考框架，采用GPS空間大地測(cè)量技術(shù)建立。GDBD2009是通過文萊特等控制網(wǎng)的8個(gè)GPS測(cè)站與世界范圍內(nèi)的50個(gè)IGS測(cè)站一起處理來實(shí)現(xiàn)與ITRF2005的聯(lián)系。需要說明的是，除了投影基本線或起始線之外（該線穿過了方位角（γ0）=sin-1（-0．8）或53°18'56．91582"的斜原點(diǎn)），GDBD2009還保留了與BT48和BT68完全相同的參數(shù)；而且新基準(zhǔn)采用的參考橢球是GRS80橢球。

同時(shí)，GDBD2009的實(shí)現(xiàn)需要確定新的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換與地圖投影方案。目前已經(jīng)計(jì)算得到了現(xiàn)存的局部基準(zhǔn)、WGS84及GDBD2009基準(zhǔn)間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。美國國家地理空間情報(bào)局（NGA）的8350．2號(hào)技術(shù)報(bào)告中提供的從BT48到WGS84基準(zhǔn)（沙撈越、沙巴和文萊）的轉(zhuǎn)換（基于8個(gè)衛(wèi)星測(cè)站得到）是一種三參數(shù)轉(zhuǎn)換，具體的轉(zhuǎn)換參數(shù)值為[10]：ΔX=-679m±10 m，ΔY=+669m±10 m，ΔZ=-48m±12 m；歐洲石油勘測(cè)委員會(huì)7.6版本數(shù)據(jù)庫中給出的從BT48到GDBD2009的轉(zhuǎn)換是一種七參數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換參數(shù)值為[6]：ΔX=-689.594 m，ΔY=+623.840 m，ΔZ=-65.936 m，Rx=+0.023 31"，Ry=-1.170 94"，Rz=+0.800 54"，δs=5.885 36 ppm，文萊殼牌石油公司使用的BT48到WGS84的轉(zhuǎn)換是一種三參數(shù)轉(zhuǎn)換，參數(shù)值為[6]：ΔX=-678 m，ΔY=+670 m，ΔZ=-48 m；文萊測(cè)繪部門公布的測(cè)量規(guī)范中給出的轉(zhuǎn)換參數(shù)如表1～4所列[7]。此外，由于文萊GDBD2009是以GRS80橢球?yàn)閰⒖紮E球?qū)崿F(xiàn)的，因此與該參考橢球相關(guān)的RSO的投影參數(shù)被重新定義。表5給出了文萊新地心RSO投影的參數(shù)。最后，圖2綜合表示了文萊各基準(zhǔn)變換、地心RSO與GDBD2009之間的關(guān)系[4]。

圖2 文萊基準(zhǔn)變換、地心RSO投影與GDBD2009間的關(guān)系

表1 GDBD2009到BT48的轉(zhuǎn)換（布爾沙-沃爾夫七參數(shù)）

表2 GDBD2009到WGS84的轉(zhuǎn)換（三參數(shù)）

表3 WGS84到BT48的轉(zhuǎn)換（布爾沙-沃爾夫七參數(shù)）

表4 WGS84到BT48的轉(zhuǎn)換（莫洛金斯基-巴代卡斯十參數(shù)）

表5 新地心RSO的投影參數(shù)

3 結(jié) 語

本文介紹了文萊大地基準(zhǔn)及其坐標(biāo)格網(wǎng)的建設(shè)過程，提供了各基準(zhǔn)原點(diǎn)的坐標(biāo)及其境內(nèi)局部參考系、WGS84系統(tǒng)、GDBD2009間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。文中的信息能夠?yàn)榻鉀Q南海糾紛、打擊恐怖主義發(fā)揮積極有效的保障作用，同時(shí)能夠?yàn)槲覈鴿O民出海捕魚提供便利，并且在自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)（如海嘯、臺(tái)風(fēng)等）有利于實(shí)施搜救，以保證該區(qū)域民眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。文萊國土面積雖小，但研究其大地基準(zhǔn)及其格網(wǎng)的建立過程，能夠?yàn)槲覈攸c(diǎn)區(qū)域的測(cè)量提供參考，并且有利于兩國測(cè)繪事業(yè)的合作與交流。

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圖6 房屋三維節(jié)點(diǎn)修改

5 結(jié) 語

本項(xiàng)目生產(chǎn)的數(shù)字線劃圖具有以下特點(diǎn)：

1）采用ADS80航空攝影系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字航空攝影測(cè)量，利用裝載的POS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無地面控制航空攝影測(cè)量，在空三加密過程中引入了似大地水準(zhǔn)面精化成果，采用整航帶立體采集地形要素，提高了1∶500數(shù)字線劃圖成圖精度和生產(chǎn)效率[7]。

2）以數(shù)據(jù)字典GB/T 20258．1-2007為基礎(chǔ)，編寫了大連市1∶500數(shù)字線劃圖（DLG）的要素分層及代碼表，并以此為依據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯和入庫，實(shí)現(xiàn)了信息化測(cè)繪，為大連市基礎(chǔ)地理空間信息平臺(tái)建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3）在數(shù)據(jù)編輯、入庫過程中實(shí)現(xiàn)了三維地形要素的編輯和入庫，為建設(shè)三維數(shù)字城市提供三維地理空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4）在數(shù)據(jù)建庫過程中，采用自主研發(fā)的基于CAD平臺(tái)與GIS平臺(tái)的精度、形狀及屬性一致性檢查工具，解決了CAD平臺(tái)三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為GIS平臺(tái)數(shù)據(jù)后要素丟失、變形等問題。

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作者簡(jiǎn)介：汪淼，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)。

P226

B

1672-4623（2016）12-0069-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.12.022

王宇譜，博士研究生，主要研究方向?yàn)闇y(cè)量數(shù)據(jù)處理方法與理論。

2015-08-28。

項(xiàng)目來源：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（41674019，41274015）；國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目（2016YFB0501701）。