規劃基礎數據2000國家大地坐標轉換方法研究

中圖分類號：P237 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945(2025)14-0166-04

Abstract:Duetothelackofresearchontheconversionmethodsforplanningbasicdatainthe2oNationalGeodetic Coordinate System，thispaperusestheconversionofplaning basicdatainZhuzhouCitytothe2OooNationalGeodetic CoordinateSystemasanexample.Itprovidesadetailedintroductiontothemethodandprocessofconvertingplanmngbasicdata fromtheXi'an GeodeticCoordinateSystem198OtotheNational GeodeticCoordinateSystem200.Thepaperfocusesonthe dificultiesencounteredduringtheconversionoftheCAD-basedtopographicdatabaseandthesolutionsadopted.Thisstudyaims toprovideasolutionstrategyforthehistoricalproblemofinconsistentcoordinatesystemsandnon-uniformresultsinplaning basicdata.Italsoofersreliablesupportfortheconstructionoffoundationaldataforlandspatialplaning，naturalresource management，andeinformatizationofaturalresourcs.Aditionalyitprovidesexperienceandreferenceforsimilarojectsn other regions across the country.

Keywords:Xi'anGeodeticCoordinateSystem1980；ChinaGeodeticCoordinateSystem2O0；coordinatetransformation; Planning and Fundamental Data; CAD Sheet Data

我國于20世紀50年代和80年代分別建立了國家大地坐標系統——1954年北京坐標系和1980西安坐標系，測制了各種比例尺地形圖，為國民經濟和社會發展提供了基礎的測繪保障I。隨著社會的發展與科技進步，國民經濟建設、國防建設及科學研究等領域對于運用現代空間技術來確定大地三維坐標的精度提出了更高的要求。為此，一個以地球質心作為坐標原點的地心坐標系統一2000國家大地坐標系，順應需求而建立。

國家明確要求自2018年7月1日起，全國統一使用2000國家大地坐標系。如何將現有存量數據從1954年北京坐標系或者1980西安坐標系轉換到2000國家大地坐標系成為眾多學者研究的課題。有學者對不同坐標系轉換的方法及適用條件進行了深入研究[2-3]；有學者針對國土、不動產、油田等專題現狀數據2000國家大地坐標轉換進行了探索4-8；有學者針對現有轉換軟件閉源無法適應本土化的缺點研究了轉換算法、開發了獨立的轉換軟件[9-I。這些研究對象數據源都是現狀數據，沒有規劃類數據，研究對象類型主要是地理空間數據庫對象，鮮有CAD數據，而規劃類數據和CAD格式存儲的矢量數據普遍存在于各行各業中。基于此，本文以株洲市自然資源和規劃局存儲的規劃類數據和GIS、CAD等矢量基礎數據為對象（以下簡稱規劃基礎數據），探索其由1980西安坐標系轉換到2000國家大地坐標系的方法流程、轉換過程中出現的難點及解決辦法，以期為其他部門或行業類似數據開展2000國家大地坐標系轉換提供借鑒。

1數據現狀

1.1 規劃數據

株洲市規劃數據主要包括總規數據（總規范圍、總規路網、總規用地等）控規數據（法定控規范圍、控規路網、控規用地、控規單元、控規街區、控規片區、控規管線、城市六線等）框架數據（地名地址、行政區劃、興趣點、鐵路、水系、主次干道等）專題數據（現狀電力廊道、規劃電力廊道、規劃軌道交通、燃氣廊道、公共停車、機場凈空、綠心規劃、綜合交通現狀等）規劃業務數據(紅藍線成果、高新區建設藍線、平臺公司建設藍線）其他數據（古樹名木、文物古跡、圖斑監察、國土地籍）等源坐標系為1980西安坐標系的數據。這些數據均為矢量數據，覆蓋株洲市 864km² 范圍，涉及shp圖層272層。

1.2基礎地理數據

株洲市使用的1：500基礎地形數據庫包括CAD分幅數據庫和GIS地形數據庫，涵蓋定位基礎、居民地及設施、境界與政區、地貌、管線、水系、交通、植被等8大類要素，覆蓋全市區 864km² 范圍，基礎數據建庫面積達到 930km² ，總計18600幅標準圖幅。其坐標系為1980西安坐標系。

2 坐標轉換實現

2.1 技術路線

根據文獻研究的結果，布爾莎七參數模型是三維模型，適合市級任何區域坐標轉換，具有最強適用性。因此，在本次坐標轉換過程中，采用七參數模型，該模型的參數由株洲市測繪行政主管部門提供。轉換前，外業人員按照《現有測繪成果轉換到2000國家大地坐標系技術指南》要求，利用未參與參數計算的且均勻分布的重合點對轉換參數進行檢核，檢核結果表明，轉換參數有效、可靠，可作為本次數據轉換使用。具體見表1。

確定轉換參數和轉換模型以后，使用ArcGISEn-gine和.Net環境開發坐標轉換工具，對圖形要素進行逐點轉換。七參數坐標轉換工作流程如圖1所示。

在開發環境中，設計了界面類、文本文件操作類、CAD文件操作類、GIS數據庫操作類、高斯投影類和橢球轉換類等類模塊，使用面向對象的方法封裝了類相應的屬性和方法，確保計算參數的變化只發生在所屬類實體中，降低程序模塊之間的耦合性。按坐標轉換流程開發的七參數坐標轉換工具如圖2所示。

源坐標系 2000國家大地坐標系

空間直角坐標(X，Y，Z) 空間直角坐標(X，Y，Z)橢球轉換大地坐標(B，L，H) 大地坐標(B，L，H)

投影反算 投影正算

源坐標系平面坐標(x，y) 目的坐標系平面坐標(x，y）

2.2規劃數據轉換

規劃數據不存在分幅數據，可直接采用整圖轉換方法，具體步驟如下： ① 對于命名不規范的圖層進行規整處理； ② 利用坐標轉換工具進行坐標轉換； ③ 根據轉換日志進行對照檢查與糾錯處理； ④ 重新對錯誤數據進行坐標轉換。

規劃數據坐標轉換，共計8個類，涉及范圍約864km² 。經初步測試，數據轉換過程有部分報錯情況出現，經過查找，分析修改，或進行格式交換后，再進行坐標轉換，可確保數據的無損轉換。數據轉換過程中分別對每一個規劃數據層的所有記錄逐條轉換，轉換時，對每一層的轉換情況進行日志跟蹤記錄，對于拓撲關系有誤或轉換異常的數據，轉換后，通過日志中的ID號查找出錯記錄，利用ARCGIS軟件進行定位修改，修改后重新進行坐標轉換，直到數據無誤，以確保數據的完整性。

2.3地理數據轉換

地理數據坐標轉換有兩大內容：一是GIS數據庫，二是CAD分幅數據庫。GIS數據庫是以空間數據庫的方式存儲地理要素的，各要素按標準圖層存儲，相同要素連續。CAD分幅數據庫是以關系數據庫的方法存儲CAD分幅圖幅的，一個CAD圖幅文件就是關系表中一條記錄，圖幅中同一地物在圖幅分幅邊界處斷開，例如一幢房屋在邊界斷開，在相鄰圖幅分別存儲斷開的房屋形狀。因此，對于GIS數據庫坐標轉換，可利用空間數據庫的整體性，基于西安1980空間數據庫直接轉換；對于CAD分幅數據庫則需要先利用轉換后的2000國家大地坐標系下GIS數據庫進行分塊導出，格式交換后，再重新輸出CAD分幅圖完成轉換。其具體轉換步驟如圖3所示。

2.3.1 GIS數據庫轉換步驟

① 搭建2000坐標系下株洲市基礎地理信息平臺，并建立GIS空數據庫，數據庫中應事先建好與待轉要素類結構相同的空要素； ② 連接后臺數據庫，加載空間數據庫中的每個要素類，讀取各要素1980西安坐標系坐標，逐點計算2000國家大地坐標系下各要素坐標；③ 將2000國家大地坐標系下的要素存儲到空間數據庫中新建的要素類； ④ 對轉換成果應進行檢查整理，形成2000國家大地坐標系下GIS成果數據庫。

2.3.2CAD分幅圖轉換步驟

① 利用株洲市基礎地理信息平臺中數據交換模塊，將GIS數據庫從GIS格式向CAD格式進行轉換；由于數據量大，難以一次性處理，為保證數據不丟失，把整個數據范圍分成若干個區域，由多個作業員同時進行，將GIS數據庫數據按照小塊范圍逐個導出到株洲市基礎地理信息平臺中的子系統一基礎測繪生產系統中，進行格式交換、符號化處理。 ② 對分塊圖進行分幅前的圖面處理，包括數據檢查、接邊檢查、屬性檢查、圖名修改、注記綜合處理和接合表修改等。由于坐標系統轉換后，原來的圖形要素向東南方向發生了偏移，因此經標準分幅切分后，將導致原來的圖幅圖名發生變化，需要人工重新制作圖幅接合表，接合表中圖幅數量也將發生變化。為此，需要以1980西安坐標系接合表為基礎，進行2000國家大地坐標系接合表的編輯和修改。坐標轉換后將CAD數據與接合表進行疊加，逐圖核對圖名及成圖時間并做相應更改。③ 利用修改好的接合表進行1：500標準分幅處理。④ 分幅檢查及入庫，對分幅圖應進行接邊檢查、屬性檢查、圖名檢查、人庫前檢查、數據建庫和編寫數據字典入庫數據測試等工作，最終建立2000國家大地坐標系CAD分幅數據庫。

2.3.3 質量檢查

對轉換后的GIS數據庫和CAD分幅圖數據庫進行質量檢查。檢查方法包括外業檢查和內業對比核查2種。在轉換范圍內均勻選擇若干檢核點，使用可直接獲取2000國家大地坐標高精度RTK外業采集設備獲取真實坐標值，通過較差比對的方法獲取坐標中誤差，檢查中誤差是否在允許范圍內，判斷轉換后地理數據的位置精度。選擇轉換前后相同位置居民地、交通、地貌、水系和植被等地物，開展內業對比核查，核查內容主要包括轉換前后地物拓撲關系是否一致、地物是否丟失、地物屬性是否遺漏等。

3CAD分幅數據庫轉換難點

CAD分幅數據轉換需要在GIS轉換庫的基礎上進行格式轉換、分區再處理、重新分幅等操作，其步驟繁瑣、過程復雜、人工處理量巨大、容易出錯，如何有效地解決這些難點，保證數據轉換前后的一致性，是CAD分幅數據轉換過程中需解決的一個問題。

3.1 轉換難點

CAD分幅數據庫轉換涉及的難點有以下2點。

1)坐標轉換后，標準分幅位置在地形圖上的位置發生了變化，導致新的地物要素被分割，如地名、道路名稱、房屋注記名稱等，這種情況需要把注記進行綜合處理，同時原分幅圖的圖名也隨之發生變化，由于覆蓋范圍廣，很多地名重復，人工整理時需要避免圖名重復。

2)整個地形圖數據庫中，不同區域有不同程度的更新測量，如竣工更新、補充測量等，導致所有圖幅的成圖時間不盡相同，尤其中心城區測圖時間分布較為分散，一幅圖中可能有多個時間的修測范圍線，CAD批量分幅時無法為每幅圖寫入準確的制圖時間。如果人工修改分幅圖制圖時間，需要先將原圖中的修測范圍轉換坐標，人工判斷，然后進行修改，工作量大，且易出錯

3.2 解決辦法

針對以上坐標轉換難點，筆者經過研究，提出充分利用自動化手段，開發相應問題智能處理程序的思路來解決問題。具體如下。

1)對于原坐標系統下圖幅接邊處的多余注記，如“塘\"等水系、地名注記等，在CAD環境下開發智能綜合處理程序進行刪減處理，減少人為工作量。

2)對于坐標系統轉換后，新接圖表圖名重復或新圖幅中無相應地名的情況，在CAD環境下開發智能檢測圖名程序，用于檢測重復圖名，并批量查找無地名圖幅，方便處理人員對照檢查結果逐一處理，確保地形圖分幅成果的可靠性

3對于坐標系統轉換后，無法確定新分幅圖制圖時間的情況，開發智能同步成圖時間程序，實現計算機自動識別CAD分幅圖最新修測時間，并將該時間寫入到CAD分幅圖外圖廓相應制圖時間處，確保坐標轉換后，CAD分幅圖數據的現勢性。

4結束語

本文研究了規劃基礎數據2000國家大地坐標轉換方法，闡述了規劃基礎數據2000國家大地坐標轉換的技術路線，開發了轉換軟件，針對CAD分幅地理數據庫轉換過程中出現的難點提出了解決辦法。使用本文提出的轉換方法對株洲市城鎮開發邊界內規劃基礎數據開展了2000國家大地坐標系統轉換工作，結果表明轉換精度可靠、轉換后地物完整、拓撲關系正確、滿足國家相關規范和要求。通過該項工作實現了株洲市基礎地理數據的統一，為國土空間規劃、自然資源管理、多測合一等提供了可靠的數據支撐，解決了株洲市基礎地理信息多年來坐標系統不統一，成果不一致，共享難的歷史問題。本文介紹的轉換方法及相關問題難點的研究，為全國其他城市類似項目的開展實施提供了借鑒和參考，具有一定的應用價值。

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