基于ArcGIS的坐標系轉換在房產測繪中的應用

王耀國 顏敏 劉冰

摘要：作為房產測繪數據來源不同，可能所采用的坐標系也不同，因此需要進行坐標系轉換。本文提供一種基于ArcGIS的WGS84坐標系、濟南市1993年獨立坐標系與國家2000大地坐標系之間的轉換方法，并基于此提供一種數據采集方案。

關鍵詞：坐標系轉換；數據轉換；ArcGIS；房產測繪

1.房產測繪的數據及其來源

房產測繪主要是采集和表述房屋和房屋用地的有關信息，為房產產權、產籍管理、房地產開發(fā)利用、以及為城鎮(zhèn)規(guī)劃建設提供數據和資料。進行房產基礎測繪平面圖的繪制時，首先利用GNSS RTK進行測量，充分利用JNCORS系統及其參數，然后依據房產測繪的具體要求，利用全站儀、RTK等儀器進行碎步點的采集，繪制草圖，并以此為依據進行內業(yè)編輯整理。

2 各坐標系的相互比較

2.1 2000國家大地坐標系、WGS84坐標系和1993年濟南坐標系概述

（1）2000國家大地坐標系的定義

2000國家大地坐標系的原點為包括海洋和大氣的整個地球的質量中心，Z軸由原點指向歷元2000的地球參考極的方向，X軸由原點指向格林尼治參考子午線與地球赤道面的交點[1]，其參考橢球的基本參數長半軸a=6378137m、自轉角速度 ω=7.292l15×10-5rad s-1。

（2）WGS84坐標系的定義

WGS84坐標系原點是地球的質心，空間直角坐標系的Z軸指向BIH定義的地極方向，即國際協議原點CIO，X軸指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交點，其參考橢球的基本參數長半徑：a=6378137±2（m）、正?；A帶諧系數：C20=-484.16685×10-6±1.3×10-9；扁率f=0.003352810664=1/298.2572236295。

（3）1993年濟南市獨立坐標系

1993年濟南市獨立坐標系是基于高程補償面上的通用橫軸墨卡托投影的坐標系統，1993年濟南市獨立坐標系基本參考橢球參數長半軸a=6378278m、扁率 f=1/298.3。

2.2三種坐標系的相互比較

因此我們可以看到，在定義上，2000國家大地坐標系與WGS84是一致的，即關于坐標系原點、尺度、定向及定向演變的定義都是相同的；而1993年濟南市獨立坐標系與2000國家大地坐標系的參考橢球定位和定向是完全不同的。

3 點位坐標的轉換方法

3.1 WGS84坐標系至2000國家大地坐標系的轉換

2000國家大地坐標系與WGS84坐標系使用的參考橢球中，橢球參數中唯有扁率f有微小差距。當坐標測量精度低于lmm的情況下，由該參考橢球的扁率差異引起同一點兩個坐標系內的坐標變化是可以忽略的。因此對于房產測繪而言，WGS84坐標系下的數據可以直接在2000國家大地坐標系下進行使用。

3.2 1993年濟南市獨立坐標系與2000國家大地坐標系的轉換

濟南當地橢球與2000國家大地坐標系的參考橢球二者的定點和定向是完全不同的，根據布爾莎七參數的模型，分別對七個參數進行轉換。布爾沙七參數的轉換模型如下所示：

式中共有：3個平移參數 ，3個旋轉參數 和1個尺度參數 。

以ArcGIS的操作為例，簡要說明其操作步驟：

（1）分別新建濟南當地橢球的地理坐標系與其投影坐標系，鑒于此橢球為當地橢球，所以它的各種參數在ArcGIS中并不存在，因此首先需要根據已知的參數新建其地理坐標系統與投影坐標系統。

新建地理坐標系統包括定義或選擇基準面、橢球體、角度單位和中央子午線等；新建投影坐標系統時需選擇投影類型、設置投影參數及線性單位等。

（2）定義坐標系，在ArcGIS環(huán)境下對需要轉換的數據賦予其自身的坐標系統。

（3）建立濟南1993當地橢球至2000國家大地橢球的地理坐標系轉換關系。在ArcGIS中運用“Coordinate_Frame”轉換模型將濟南當地橢球的幾何形狀換算成2000國家大地坐標系的參考橢球，并將平面坐標反投影成以1993年濟南坐標系當地橢球為基準面的地理坐標系[2]，。

（4）將1993年濟南市獨立坐標的地理坐標變換成以2000國家大地參考橢球為基準面的數據。

（5）3°帶的平面投影，在ArcGIS中運用高斯克呂格投影方法將地理坐標系投影到平面坐標系下。

4 數據采集方案

房產基礎測繪控制測量在WGS84坐標系統下進行的，只需在GPS手簿中進行參數設置，即可實時完成測量點位從WGS84坐標系到國家2000坐標系的轉換。假如在手簿中沒有進行參數設置，就需要事后進行坐標轉換。首先在ArcGIS中進行點位的展點[3]，如下步驟所示。

（1）將導出的地理坐標在Excel中進行處理，既將點號、精度、緯度各自成一列。

（2）將此Excel文件添加進ArcGIS 中，并導出一個ArcGIS數據格式（如“shapefile”），分別將X、Y字段賦予經、緯度，并選擇WGS84坐標系。展點完成后，再按照3.2所示步驟進行坐標系的轉換即可。

5 結論

以上方案主要解決了兩個問題：

（1）提供了兩個坐標系至2000國家大地坐標系下的轉換步驟；

（2）給出房產測繪中進行2000國家大地坐標系下測繪數據獲取方案的選擇。

參考文獻：

[1]孔祥元，控制測量學[M].武漢測繪科技大學出版社，1996

[2]鄒博.傅民倉.王偉 基于ArcGIS Engine的GPS坐標轉換 [J].電子科技，2012

[3] 李平，盧立.ArcGIS中幾種坐標系轉換方法的應用研究[J].城市勘測，2012

作者簡介：王耀國（1986-），男，河南洛陽，洛陽市規(guī)劃建筑設計研究院有限公司，助理工程師，碩士，工程測量