GeoIPAS在CGCS2000坐標轉換中的應用

紀明東 陳雄

（烏魯木齊金維圖文信息科技有限公司 烏魯木齊 830000）

2017年7月14日，國土資源部、國家測繪地理信息局下發《關于加快使用2000國家大地坐標系的通知》要求：自2018年7月1日起，地質調查項目中的數據采集、管理、應用和服務等將全面采用2000國家大地坐標系。

烏魯木齊金維圖文信息科技有限公司的金維地學信息處理研究應用系統(GeoIPAS)中提供了四參數計算和四參數坐標轉換，可以很方便地進行坐標轉換。

1 2000國家大地坐標系

2000國家大地坐標系采用的地球橢球參數：

長半軸：a=6378137 m；扁率：f=1/298.257222101

地心引力常數：GM=3.986004418×1014m3s-2

自轉角速度：ω=7.292115×10-5rad·s-1

采用2000國家大地坐標系后仍采用無潮汐系統。

表1 坐標系參數對照表

2 點位坐標轉換方法

2.1 模型選擇

全國及省級范圍的坐標轉換選擇二維七參數轉換模型；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或多項式回歸模型。

2.2 重合點選取

坐標重合點可采用在兩個坐標系下均有坐標成果的點。但最終重合點還需根據所確定的轉換參數，計算重合點坐標殘差，根據其殘差值的大小來確定，若殘差大于3倍中誤差則剔除，重新計算坐標轉換參數，直到滿足精度要求為止；用于計算轉換參數的重合點數量與轉換區域的大小有關，但不得少于5個。

2.3 模型參數計算

用所確定的重合點坐標，根據坐標轉換模型利用最小二乘法計算模型參數。

2.4 數據庫中點位坐標轉換模型參數計算的區域選取

對于1980西安坐標系下的數據庫，采用全國數據計算的一套模型參數可滿足1∶5萬及1∶25萬比例尺數據庫轉換的精度要求；采用全國數據計算的六個分區的模型參數可滿足1∶1萬比例尺數據庫轉換的精度要求。對于1954年北京坐標系下的數據庫的轉換，采用全國數據計算的六個分區的模型參數可滿足1∶5萬及1∶25萬比例尺數據庫轉換的精度要求；按(2°×3°)進行分區計算模型參數可滿足1：1萬比例尺數據庫轉換的精度要求。

3 平面四參數轉換模型

兩個不同的二維平面直角坐標系之間轉換時，通常使用四參數模型（數學方程組）。在該模型中有四個未知參數，即：

⑴兩個坐標平移量（△X，△Y），即兩個平面坐標系的坐標原點之間的坐標差值。

⑵平面坐標軸的旋轉角度α，通過旋轉一個角度，可以使兩個坐標系的X和Y軸重合在一起。

⑶尺度因子K，即兩個坐標系內的同一段直線的長度比值，實現尺度的比例轉換。通常K值幾乎等于1。

通常至少需要兩個公共已知點，在兩個不同平面直角坐標系中的四對XY坐標值，才能推算出這四個未知參數，計算出了這四個參數，就可以通過四參數方程組，將一個平面直角坐標系下一個點的XY坐標值轉換為另一個平面直角坐標系下的XY坐標值。

平面直角坐標轉換模型：

其中，Δx，Δy為平移參數；α為旋轉參數；K為尺度參數；x1，y1為2000國家大地坐標系下的平面直角坐標；x0，y0為原坐標系下平面直角坐標（米）。

4 例子

利用多個已知點，計算CGCS2000坐標轉換四參數，對照MAPGIS和GeoIPAS的四參數計算結果。

圖1 GeoIPAS四參數計算界面

表2 已知重合點坐標表

表3 計算結果表

5 結束語

2000國家大地坐標系，是經國務院批準使用的新一代國家大地坐標系（CGCS2000）。推廣使用新坐標系，有利于提高國家空間基準的自主性和安全性，以及保證地理信息資源的完整性和一致性。金維地學信息處理研究應用系統(GeoIPAS)提供的坐標轉換模塊，方便基層地質工作者對1954年北京坐標系和1980年西安坐標系向2000國家大地坐標系坐標轉換改正量的計算工作，助力大比例尺地質調查成果數據的坐標升級轉換，可有效支撐基于現代空間信息的基礎地質與資源環境調查工作。

[1]2000國家大地坐標系推廣使用指南.國家測繪地理信息局，2013，6.

[2]程鵬飛，文漢江，成英燕，等.2000國家大地坐標系橢球參數與GRS80和WGS84的比較[J].測繪學報，2009(6)：189-194.

[3]“金維地學信息處理研究應用系統”(GeoIPAS)的用戶操作手冊.