國土資源空間數(shù)據(jù)2000坐標系轉(zhuǎn)換方法研究
——以河南省為例

陳 娜，黃 琰，紀曉東

（1.鄭州測繪學校；2.河南省國土資源電子政務(wù)中心，鄭州 450016）

隨著社會的進步，國民經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)以及科學研究等對國家大地坐標系提出了更高的要求，迫切需要采用原點位于地球質(zhì)量中心的坐標系統(tǒng)作為國家大地坐標系[1]。因此，根據(jù)國土資源部統(tǒng)一部署，2018年7月1日起將全面啟用2000國家大地坐標系。

目前，河南省國土資源數(shù)據(jù)形式主要包括文件數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)。由于坐標轉(zhuǎn)換精度要求較高，按照要求需保持上下數(shù)據(jù)的一致性，并且確保轉(zhuǎn)換后不走樣，內(nèi)容不丟失。在2000國家大地坐標系轉(zhuǎn)換過程中使用傳統(tǒng)的四參數(shù)、七參數(shù)等轉(zhuǎn)換模型只能適合小區(qū)域的轉(zhuǎn)換（大約一個縣的范圍），若采用此模型分縣轉(zhuǎn)換后，原本接好邊的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換后會出現(xiàn)縣與縣不接邊、省與省不接邊，出現(xiàn)縫隙或重疊。本文根據(jù)實際工作，研究將國土資源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向CGCS2000的轉(zhuǎn)換工作流程及方法。

1 坐標系轉(zhuǎn)換需求分析

1.1 國土行業(yè)常用幾類坐標系

1.1.1 北京54坐標系

北京54坐標系是我國20世紀50年代在天文大地網(wǎng)建立初期為加速社會主義建設(shè)建立的坐標系[2]。北京54坐標系為參心大地坐標系，它是以克拉索夫斯基橢球為基礎(chǔ)，經(jīng)局部平差后產(chǎn)生的坐標系。北京54坐標在河南省國土系統(tǒng)內(nèi)使用范圍是少部分地質(zhì)礦產(chǎn)類數(shù)據(jù)。

1.1.2 西安80坐標系

西安80坐標系的參考橢球采用1975IU-GG/IAG第16屆國際大會推薦的地球參數(shù)（簡稱IAG-75橢球），西安80坐標系是參心坐標系[3]。西安80坐標系在河南省國土系統(tǒng)內(nèi)使用范圍是基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、土地類、地質(zhì)環(huán)境等。

1.1.3 獨立坐標系

獨立坐標系是獨立設(shè)置的直角坐標系。由于河南省部分縣有跨帶問題，為了達到測量精度，個別市縣測量數(shù)據(jù)為獨立坐標系。

1.2 國土資源空間數(shù)據(jù)的內(nèi)容

“十二五”以來，通過國土資源大調(diào)查、第二次全國土地調(diào)查、天地圖和數(shù)字國土工程、金土工程等工作，人們積累了大量數(shù)據(jù)，基本建成了河南省級國土資源遙感監(jiān)測“一張圖”核心數(shù)據(jù)庫。河南省形成了覆蓋全省的遙感影像、土地利用現(xiàn)狀、基礎(chǔ)地質(zhì)、礦產(chǎn)地、自然保護區(qū)等基礎(chǔ)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)；形成了覆蓋全省、貫穿各級的土地利用總體規(guī)劃、土地整治規(guī)劃、礦產(chǎn)資源規(guī)劃等規(guī)劃類數(shù)據(jù)庫；建立了包括建設(shè)用地項目用地預(yù)審、建設(shè)項目用地審批、土地征收、土地供應(yīng)項目及其開發(fā)利用、城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤、勘查開采登記數(shù)據(jù)、礦產(chǎn)資源儲量等22類，涵蓋省、市、縣三級的國土資源管理類數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)容量達到32 T。

1.3 坐標轉(zhuǎn)換的幾種業(yè)務(wù)背景

在全面梳理支撐國土資源日常管理工作的各類數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，按照國土資源部相關(guān)技術(shù)要求，河南省結(jié)合本省實際，確定轉(zhuǎn)換模型與技術(shù)方法，完成省本級國土資源各類數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。市縣局根據(jù)省廳轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，通過技術(shù)處理實現(xiàn)縣級庫的轉(zhuǎn)換。省本級及市、縣級工作流程如圖1所示。

2 坐標系轉(zhuǎn)換方法流程

2.1 2000坐標系轉(zhuǎn)換的基本原理

2.1.1 相對獨立坐標系轉(zhuǎn)換

利用獨立坐標系和2000國家大地坐標系重合點坐標，計算轉(zhuǎn)換參數(shù)，選取適當?shù)霓D(zhuǎn)換模型，在軟件的支持下完成相對獨立的平面直角坐標系下的文件形式空間數(shù)據(jù)到2000國家大地坐標系的轉(zhuǎn)換。

圖1 省本級及市、縣級工作流程

2.1.2 重合點選取或布設(shè)

人們應(yīng)盡量選取獨立坐標系基礎(chǔ)控制網(wǎng)的起算點及高精度控制點作為重合點。若在獨立坐標系允許情況下，可選取城市周圍國家高精度控制點作為重合點。一般情況，重合點要分布均勻，且包圍城市區(qū)域。選定部分均勻分布的重合點作為外部檢核點，對坐標轉(zhuǎn)換精度進行檢核。重合點選取不少于5個重合點，外部檢核點不少于5個。

2.1.3 轉(zhuǎn)換模型選取

獨立坐標系與國家坐標系中央子午線相同時，采用四參數(shù)模型獨立坐標可直接轉(zhuǎn)換2000國家大地坐標系[4]；當重合點較多時，選用多項式模型轉(zhuǎn)換精度相對較高，當重合點較少時，選用平面四參數(shù)模型。獨立坐標與2000國家大地坐標系坐標中央子午線不一致時，首先統(tǒng)一重合點坐標的中央子午線，然后再轉(zhuǎn)換。

2.1.4 北京54坐標系的轉(zhuǎn)換

采用北京54坐標系的數(shù)據(jù)，需先利用54轉(zhuǎn)80的轉(zhuǎn)換模型參數(shù)轉(zhuǎn)換到西安80坐標系，然后再轉(zhuǎn)換到2000國家大地坐標系。

2.2 不同的數(shù)據(jù)形式的轉(zhuǎn)換方法

國土資源數(shù)據(jù)以空間數(shù)據(jù)庫或管理單元進行存放。其存儲方式不同，轉(zhuǎn)換到2000國家大地坐標系下方法有所不同。為保證數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換精度，不同的數(shù)據(jù)形式采用的方法不同。

2.2.1 文件形式轉(zhuǎn)換方法

首先獲取西安80坐標系各要素的坐標，逐點計算其2000國家大地坐標系下各要素的坐標。將2000國家大地坐標系下各要素的坐標寫回原要素，通過添加2000國家大地坐標系下新的方里格網(wǎng)層，刪除原圖幅結(jié)合表數(shù)據(jù)層，檢查數(shù)據(jù)并進行拓撲重建。然后在元數(shù)據(jù)中，增加2000國家大地坐標系下4個圖廓角點坐標，以及橢球長半徑、橢球扁率、所采用的大地基準和產(chǎn)品更新日期。

2.2.2 空間數(shù)據(jù)庫形式轉(zhuǎn)換方法

用ArcSDE連接后臺數(shù)據(jù)庫（可以是Oracle或Geodatabase），加載1:1萬DLG空間數(shù)據(jù)庫中每個要素類，讀取各要素西安80坐標系坐標，逐點計算2000國家大地坐標系下各要素坐標，將2000國家大地坐標系下的要素存儲到空間數(shù)據(jù)庫中新建的要素類[5]，具體方法如下。

新建一個與原要素類結(jié)構(gòu)相同的新要素類；獲取各要素西安80坐標系坐標，逐點計算2000國家大地坐標系下各要素的坐標，將2000國家大地坐標系下要素寫入新建要素類，通過添加2000國家大地坐標系下新的圖幅結(jié)合表數(shù)據(jù)層，刪除原圖幅結(jié)合表數(shù)據(jù)層，最后更新相關(guān)字段屬性值。

2.2.3 DOM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法

獲取西安80坐標系分景DOM影像數(shù)據(jù)坐標范圍，可依據(jù)區(qū)域大小、區(qū)域形狀、精度要求高低等技術(shù)參數(shù)均勻內(nèi)插部分控制點（5 km），計算其2000國家大地坐標系下的坐標[6]。用西安80坐標系及2000國家大地坐標系下坐標，通過工具軟件進行空間定位，完成柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。在元數(shù)據(jù)中增加2000國家大地坐標系坐標范圍，以及橢球長半徑、橢球扁率、所采用的大地基準和產(chǎn)品更新日期。

3 結(jié)語

對需要與部級銜接的數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換后，為在數(shù)據(jù)精度上保持上下一致性，使用配發(fā)的改正量進行轉(zhuǎn)換，特別注意的是縣級行政界線（或縣級調(diào)查界線）要求保持上下級數(shù)據(jù)庫空間位置嚴格一致，其他要素同名地物點上下級數(shù)據(jù)庫空間位置誤差不超過0.05 m。利用本文所述方法對不同坐標系統(tǒng)下的平面坐標進行轉(zhuǎn)換，滿足了數(shù)據(jù)精度要求，該方法并在全省得到推廣。

1 周珺婕，林冬孝，劉 多.海南省地方坐標到國家2000坐標轉(zhuǎn)換方法研究[J].測繪與空間地理信息，2014，37（11）：33-35.

2 賈雷曉，李志超.北京54與西安80兩種坐標轉(zhuǎn)換方法研究[J].山西建筑，2013，39（11）：203-204.

3 李海艷，趙 燕，韋立雷.電力測量80坐標與2000坐標轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)[J].北京測繪，2014，（4）：110-112.

4 邱 蕾，陳遠鴻，楊志敏.CGCS2000坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換引起宗地面積的變化[J].城市勘測，2016，（5）：123-125.

5 李 娜，黎 波，楊志敏，等.基于ArcGIS的CGCS2000坐標轉(zhuǎn)換[J].城市勘測，2016，（6）：97-99.

6 潘英英.DEM和DOM數(shù)據(jù)的80坐標至2000坐標轉(zhuǎn)換的原理及代碼實現(xiàn)[A].云南省測繪地理信息學會.云南省測繪地理信息學會2016年學術(shù)年會論文集[C].昆明：云南省測繪地理信息學會，2016.5.