淺談2000國家大地坐標系控制網的建設

張一飛 李霞

1.中煤航測遙感集團有限公司 陜西 西安 710199；2.青海省自然資源綜合調查監測院 青海 西寧 810001

引言

2000國家大地坐標系（CGCS2000）是國民經濟建設和發展的必然選擇，是我國為了建立以全球參考基準為背景的、全國統一協調的坐標基準而建設的地心坐標系，CGCS2000的建立，為構建全國統一的測繪地理信息基準、保證測繪地理信息資源的完整性和一致性，推進測繪地理信息資源的無縫銜接和信息共享具有重要意義[1-2]。然而，我國現有測繪資料大都采用BJ-54坐標系和西安80坐標系，GPS系統采用WGS-84坐標系，區域性或地方性較小范圍的測繪活動在已有數據成果基礎上采用適合測繪作業活動的地方坐標系，為了與CGCS2000進行有效融合，促進國家統一測量基準的構建，采用科學合理的方法進行已有坐標系轉換和CGCS2000控制網的建立勢在必行[3]。本文以陽泉某礦區控制網建設項目為例，對CGCS2000控制網的建設進行探討和分析。

1 項目概況

控制網建設項目區域主要要位于東經112°47′-113°41′，北緯37°01′-38°06′之間，整體地勢西高東低。已有控制點的資料：①礦區內共計70個高等級GPS控制點，523個低等級礦區邊界、進井點等控制點，坐標系統1954年北京坐標系、1980西安坐標系、礦區獨立坐標系；②從山西省測繪地理信息院收集到的可以覆蓋全測區的連續進行參考站系統（CORS）高等級GPS控制點。

項目的主要任務包括：①完成區域內近70個GPS控制點的CGCS2000坐標系下坐標測量；②完成礦區內523個控制點轉換為2000國家大地坐標系坐標。

項目的主要生成方案：①以收集到的參考站系統（CORS）高等級GPS控制點成果為起算點資料，對礦區內共70個GPS控制點進行CGCS2000坐標系下坐標測量；②用礦區內已有的控制點坐標與從測繪局收集到的同名控制點坐標組成重合點坐標對，求取轉換參數進行坐標轉換；③用礦區內已測量的70個GPS控制點測量成果來檢驗坐標轉換的精度。

2 70個GPS控制點的測量方案

以參考站系統（CORS）高等級GPS控制點成果為起算點資料，采用GPS靜態定位技術，進行區域內共70個GPS控制點的測量。控制網采用邊連式、網連式布網，網內禁止存在自由基線，且控制網中最簡異步環環或符合線路的邊數不得大于8條。為了進行約束平差并測量檢驗精度，聯測不少于3個分布合理的高等級平面已知點。控制點測量工作依據《全球定位系統(GPS)測量規范》GB/T 18314-2009相關規定進行。

采用GPS靜態定位技術測量，開工前要對光學對中器進行檢查，確保對中精度在2mm以內。GPS基線測量的中誤差應小于標準差σ。在進行計算時要進行相應檢查：①同一時段觀測值的數據剔除率不宜大于10%；②重復基線檢驗；③閉合環的坐標閉合差應符合式2要求；④網平差計算，當各項檢差符合要求時，應以所有獨立基線組成閉合圖形，進行GPS網的三維無約束平差，基線向量的改正數絕對值應符合規范要求。

3 控制點坐標轉換

3.1 模型選擇

二維四參數轉換模型，見式（1），比較適合進行較低等級控制點不同坐標系之間的轉換，或者構建區域性獨立平面坐標系與國家大地坐標系之間的轉換參數聯系。基于已有礦區內控制點坐標與測繪局收集到的同名控制點坐標組成重合點坐標對，利用已有的坐標轉換模型對坐標對相應的轉換參數進行求取，進而以獲取的參數為基礎對區域內其他控制點坐標進行國家2000布坐標系下坐標轉換。坐標擇優選用同名點在轉換前的坐標系與轉換后坐標系下均有坐標數據成果，在選取的同名點中優先選擇控制點等級較高、相對精度高、同名點所處區域變形較小、點位分布均勻、點位選擇后控制范圍能夠覆蓋整個區域的點位。

3.2 控制點坐標轉換

（1）按照同名控制點擇選標準，選取足夠數量的同名點；

（2）基于選擇的坐標轉換模型，以及同名控制點，進行轉換參數求取，并進行精度評定，剔除殘差較大的同名點；

（3）繼續利用剩下的同名點進行轉換參數計算，循環步驟（2），直到精度滿足要求，并對參數轉換結果進行精度評定和檢核。

4 結束語

為了保證GPS控制測量、控制點坐標轉換等工作的順利進行，應當嚴格執行質量、環境和安全管理等各項規定，嚴格遵照各項技術規范，確保各項設計指標均達到或優于指標設定。要嚴格把控GPS測量的數學精度、觀測質量和計算質量，認真選取坐標轉換參數計算所需重合點點位，并對求取的坐標轉換參數進行嚴格的精度評估和實際檢核。