國土資源存量數據坐標轉換技術流程和問題探討

溫旭，劉立，吉淵明

(1.浙江省第一測繪院，浙江 杭州 310023； 2.浙江省測繪科學技術研究院，浙江 杭州 310023)

1 引 言

根據要求，國土資源數據需完成2000國家大地坐標系轉換工作[1]。由于“一張圖”、不動產統一登記等系統在工作日一直不間斷地在線為國土資源單位提供服務，為了解決時間緊、數據量大等困難，采用高效的FME(Feature Manipulate Engine)作為底層數據處理系統，開發在線國土資源存量2000國家大地坐標轉換平臺，平臺實現了對空間數據的分析、轉換等功能，轉換后的數據及時調試和完成上線工作，保障了國土資源業務數據在縱向省、市、區和橫向與市直各部門之間的無縫銜接和正常業務開展。

FME可以高效地轉換不同的空間數據，大大節約了生產成本[2～5]。國土數據是以圖層的形式來存儲的，因此在進行坐標轉換時，也需要按照圖層的形式，一個圖層一個圖層地進行轉換[6]。

2 技術路線

2000國家大地坐標轉換平臺是基于B/S架構，采用FME Server技術作為支撐，實現國土資源存量數據的在線坐標轉換功能，嵌入各種計算模型[7，8]，支持圖幅改正量計算和轉換，同時提供安全管理相關模塊、數據檢驗相關模塊[9]。平臺對空間和非空間數據進行了語義描述，抽取、變換和加載功能封裝為數據異構集成函數，有數據分類統計、抽析、聚合和分類等多種算法，同時建立函數與函數之間的調用通道，實現了各函數的處理結果都能被下一個函數調用。平臺結構包括用戶層(坐標轉換系統的用戶)、坐標轉換層(實現坐標轉換、數據轉換、數據檢驗、安全管理、權限管理等功能)、坐標轉換支撐層(為空間格式轉換、坐標轉換、流程定義提供在線服務支持)和設施層(系統運行提供網絡環境和硬件環境支持)。平臺結構如圖1所示。

圖1 2000國家大地坐標系轉換平臺結構

平臺開發的技術流程圖如圖2所示。

圖2 2000國家大地坐標系轉換技術流程

部、省廳國土資源空間數據的坐標系轉換點位的精度在圖上中誤差不應超過 0.1 mm，具體技術指標要求如表1所示。

坐標轉換點位精度指標 表1

3 轉換模型和參數建立

國土資源存量數據主要有“一張圖”、影像數據、不動產數據及其他存量數據，各類數據的比例尺主要覆蓋1∶500～ 1∶10 000。

(1)格網改正法

對于比例尺小于1∶1萬(含)的“一張圖”國土資源空間數據。由于部-廳-局采用標準的1980西安坐標系垂直管理，數據必須保持一致性，需采用自然資源部構建的1980西安坐標系到2000國家大地坐標系的1∶1萬地形圖圖幅修正量。利用格網改正方法，通過內插擬合格網坐標點的校正，實現2000國家大地坐標系坐標的轉換。浙江省圖幅改正量如圖3所示。

圖3 圖幅改正量示意圖

(2)仿射變換法

對于比例尺1∶2 000(含)至1∶10 000(不含)的影像數據和國土資源空間數據，基于浙江省CORS參考站2000國家大地坐標系和1980西安坐標系同名的坐標，求解轉換模型參數，根據模型殘差評估坐標轉換模型的精度，并通過仿射變換方法實現2000國家大地坐標系的轉換。仿射變換法相對于格網改正法其轉換效率更高，同時轉換成果精度符合規范要求。仿射變換函數為：

x′=Ax+By+C

y′=Dx+Ey+F

其中x和y為輸入數據的坐標，x′和y′是變換后的坐標，A、B、C、D、E和F通過比較源控制點與目標控制點的來確定。

(3)二維四參數法

對于大比例尺(1∶500)空間數據，主要是指國土資源不動產登記系統數據，可利用空間數據地方坐標系的控制點成果與2000國家大地坐標系成果計算坐標轉換參數。轉換采用的坐標格式為平面坐標，采用的二維四參數轉換公式如下：

其中x0、y0平移參數，α為旋轉參數，1+m為尺度參數。x2、y2為輸出平面直角坐標，x1、y1為輸入平面直角坐標。

4 轉換精度與檢查

(1)仿射變換法精度

仿射變換模型利用浙江省86座基準站1980西安坐標系成果與2000國家大地坐標系成果，計算坐標轉換模型參數，L方向坐標轉換中誤差小于 1.5 cm，B方向坐標轉換中誤差小于 0.8 cm，可以用于 1∶2 000(含)至 1∶10 000(不含)影像數據和空間數據的轉換。

(2)二維四參數法精度

利用安吉縣國土部門10座C級GNSS控制點的地方坐標系成果與2000國家大地坐標系成果，計算坐標轉換模型參數。10座C級GNSS控制點的x方向坐標轉換中誤差小于 1.5 cm，y方向坐標轉換中誤差小于 0.8 cm，滿足精度轉換要求，通過二維四參數法實現大比例尺空間數據的坐標轉換。

為了驗證安吉縣大比例尺的空間數據的精度，在安吉縣主要鄉鎮均勻選擇了56個一級GNSS控制點(檢核點)進行精度檢測，采用網絡RTK的方法采集一級GNSS控制點的2000國家大地坐標系坐標與轉換后的數據庫中的同名點坐標進行比較，點位略圖如圖4所示。

56個檢核點的x方向坐標轉換中誤差小于 2.0 cm，y方向坐標轉換中誤差小于 2.5 cm。滿足精度轉換要求，56個檢核點的轉換精度比較如表2所示。

圖4檢核點位略圖

檢核點轉換精度比較 表2

(3)數據一致性檢查

將1980西安坐標系矢量數據、影像數據等空間數據與已有的2000國家大地坐標系的空間數據疊加后，進行數據相互關系比較，空間數據、影像、矢量數據等疊加前后關系一致，如圖5、圖6所示。

圖5 1980西安坐標系套合 圖6 2000國家大地坐標系套合

(4)數據完整性檢查

同時為保證轉換前后數據的完整性，對國土資源空間數據的記錄數進行檢查。通過查詢語句對原始數據和成果數據進行記錄數統計，將兩者記錄數進行比對，前后數量一致，即完成了所有數據的坐標轉換。

5 結 語

自然資源部統一構建的圖幅改正轉換法，不受比例尺及范圍的限制，不受GIS軟件平臺的限制，同一個要素點其坐標轉換結果一致。影像數據全省使用統一的2000國家大地坐標系和1980西安坐標系的CORS參考站同名坐標，確保各市縣轉換結果的唯一性和無縫拼接。房產數據更新方法是每日更新，坐標轉換必須在非工作時間進行，數據由2000國家大地坐標系轉換平臺直接讀取，完成不動產數據坐標的高效轉換，滿足了國土資源存量數據的坐標轉換的質量和時間的要求，保障了國土資源工作對不同比例尺的轉換需求。