文萊大地基準(zhǔn)與坐標(biāo)格網(wǎng)

王宇譜，崔龍宇，王 寧

（1.信息工程大學(xué) 地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州 450001; 2.61618部隊, 北京 102102）

文萊大地基準(zhǔn)與坐標(biāo)格網(wǎng)

王宇譜1，崔龍宇2，王 寧1

（1.信息工程大學(xué) 地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州 450001; 2.61618部隊, 北京 102102）

介紹了文萊大地基準(zhǔn)及其對應(yīng)的坐標(biāo)格網(wǎng)發(fā)展的過程與現(xiàn)狀，給出了文萊各個基準(zhǔn)間的關(guān)系與轉(zhuǎn)換參數(shù)?？蔀槲覈虾Ｗo漁、人道主義救援提供地理空間信息，同時為了解文萊大地測量發(fā)展歷程、促進我國與文萊的測繪技術(shù)交流提供參考。

文萊；大地測量；控制網(wǎng)；基準(zhǔn)

文萊地處東南亞地區(qū)，北部沿海瀕臨南中國海，發(fā)達(dá)的海洋油氣產(chǎn)業(yè)為文萊帶來了大量的經(jīng)濟利益和社會的繁榮[1]。大地基準(zhǔn)及其坐標(biāo)格網(wǎng)是確定地理空間信息幾何形態(tài)和時空分布的基礎(chǔ)[2-3]，為油氣資源的開發(fā)及其他工程建設(shè)等提供起算數(shù)據(jù)與位置服務(wù)。本文主要介紹了文萊大地基準(zhǔn)及其坐標(biāo)格網(wǎng)的建設(shè)過程與現(xiàn)狀，給出了文萊大地基準(zhǔn)的坐標(biāo)值及其境內(nèi)局部參考系、WGS84系統(tǒng)、最新的2009文萊達(dá)魯薩蘭地心基準(zhǔn)間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

1 早期大地基準(zhǔn)的建立及其坐標(biāo)格網(wǎng)

文萊最初的大地測量工作是在1934～1937年間實施的，是婆羅洲一等三角測量的一部分[4]。1934年建立了馬魯?shù)鄹浇牡诙l沙撈越基線，該基線與古晉基線相距約330英里，后來又?jǐn)U展到亞庇（北婆羅洲）基地（the Jesselton [North Borneo] base），為馬魯?shù)蹡|北部的測量作業(yè)提供檢核。馬魯?shù)刍€由沙撈越官員和文萊測量人員聯(lián)合施測。在對基線網(wǎng)進行觀測的過程中，沙撈越當(dāng)局將其向西南方向擴展到詩巫；而文萊方面則把該基線網(wǎng)引向東北方向的北婆羅洲邊界。在公布的文萊三角測量中，闡述了該地區(qū)的三角鎖網(wǎng)是如何建立在納閩島天文觀測基礎(chǔ)上的，以及如何以沙撈越東部的子午線為參考進行計算[5-6]。這段時期所建立的東部系統(tǒng)是就馬魯?shù)刍囟缘模ɑ蛉徽`差±1/1 000 000），其緯度和經(jīng)度是在納閩島上觀測的；而方位角是在堤姆巴厘（納閩島）（Timbali [Labuan]）觀測的，其值與在米里觀測到的方位角符合程度在0．04"以內(nèi)[6]。

1947年又對婆羅洲三角網(wǎng)進行了重新平差，并在此次平差的基礎(chǔ)上建立起了被稱作1948婆羅洲三角網(wǎng)（BT48）的局部大地測量參考系；該系統(tǒng)的原點建立在拉布安島堤姆巴厘山（Bukit Timbalai，Labuan Island），其坐標(biāo)值為：Φ0=05°17'03.55"N，Λ0=115°10'56.41"E；BT48所使用的參考橢球是校正的埃佛勒斯橢球（the modified Everest）， 其 中 a=6 377 298.556 m，1/f = 300.801 7[6]。

1968年，東馬來西亞（沙巴、沙撈越和文萊）的一等控制網(wǎng)、文萊與沙巴境內(nèi)的舊婆羅洲西海岸三角網(wǎng)（1930～1942）、沙撈越境內(nèi)的婆羅洲東海岸三角網(wǎng)、擴展的沙巴西海岸三角網(wǎng)（1955～1960）以及1961～1968年間測量得到的一些新站點考慮在內(nèi)，通過一種重新平差策略使得BT48得到進一步優(yōu)化，從而得到了被稱為1968婆羅洲三角網(wǎng)（BT68）的新局部大地參考系；不過，該參考系并沒有被文萊所采用[4,6]。

在大地基準(zhǔn)對應(yīng)的坐標(biāo)格網(wǎng)系統(tǒng)方面，文萊一直采用婆羅洲校正斜軸正形（rectified skew orthomorphic，RSO）投影建立直角坐標(biāo)系來服務(wù)于國家的地籍成圖和地形圖繪制。婆羅洲RSO投影參數(shù)為：名稱：婆羅洲坐標(biāo)格網(wǎng)，投影：校正斜軸正形投影（RSO），參考橢球：埃佛勒斯橢球a=6 377 298.556 m，1/f=300.801 7，測量單位：m，投影原點的坐標(biāo)：φ0=4°00'N，λ0=115°00'E，原點處的尺度因子：0.999 84，假定北：442 857.654N，假定東：590 476.872E，斜軸方位角：真北方向的53°18'56.9543"。

2 現(xiàn)代大地基準(zhǔn)的建設(shè)及其格網(wǎng)系統(tǒng)

1992年，文萊建立GPS控制網(wǎng)，并且在1994年與1995年開展了覆蓋整個文萊的GPS測量。2002～2003年期間，又一次的GPS測量在17個測站上展開，這些測站包含了部分一等和二等三角測站以及一些新的GPS點[8]。這次測量的主要目的包括[4]：①建立一種新的GPS網(wǎng)。②分析現(xiàn)存的大地網(wǎng)。③得到WGS84與BT48之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)（轉(zhuǎn)換原理如圖1所示）。目前，文萊還維持著一個包含了8個CORS站的特等控制網(wǎng)（zero order network）；每個CORS站配備一臺接收機、一套天線以及電源和通信鏈接，為文萊GNSS/GPS用戶提供24 h的實時動態(tài)數(shù)據(jù)。

圖1 布爾沙-沃爾夫七參數(shù)轉(zhuǎn)換示意圖

2009年，為了適應(yīng)新時期的發(fā)展需求，文萊測量部門與馬來西亞科技大學(xué)合作研究建立文萊新的大地參考框架[9]。該參考框架對應(yīng)的新地心基準(zhǔn)稱為2009文萊達(dá)魯薩蘭地心基準(zhǔn)（GDBD2009）。該基準(zhǔn)基于ITRF2005參考框架，采用GPS空間大地測量技術(shù)建立。GDBD2009是通過文萊特等控制網(wǎng)的8個GPS測站與世界范圍內(nèi)的50個IGS測站一起處理來實現(xiàn)與ITRF2005的聯(lián)系。需要說明的是，除了投影基本線或起始線之外（該線穿過了方位角（γ0）=sin-1（-0．8）或53°18'56．91582"的斜原點），GDBD2009還保留了與BT48和BT68完全相同的參數(shù)；而且新基準(zhǔn)采用的參考橢球是GRS80橢球。

同時，GDBD2009的實現(xiàn)需要確定新的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換與地圖投影方案。目前已經(jīng)計算得到了現(xiàn)存的局部基準(zhǔn)、WGS84及GDBD2009基準(zhǔn)間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。美國國家地理空間情報局（NGA）的8350．2號技術(shù)報告中提供的從BT48到WGS84基準(zhǔn)（沙撈越、沙巴和文萊）的轉(zhuǎn)換（基于8個衛(wèi)星測站得到）是一種三參數(shù)轉(zhuǎn)換，具體的轉(zhuǎn)換參數(shù)值為[10]：ΔX=-679m±10 m，ΔY=+669m±10 m，ΔZ=-48m±12 m；歐洲石油勘測委員會7.6版本數(shù)據(jù)庫中給出的從BT48到GDBD2009的轉(zhuǎn)換是一種七參數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換參數(shù)值為[6]：ΔX=-689.594 m，ΔY=+623.840 m，ΔZ=-65.936 m，Rx=+0.023 31"，Ry=-1.170 94"，Rz=+0.800 54"，δs=5.885 36 ppm，文萊殼牌石油公司使用的BT48到WGS84的轉(zhuǎn)換是一種三參數(shù)轉(zhuǎn)換，參數(shù)值為[6]：ΔX=-678 m，ΔY=+670 m，ΔZ=-48 m；文萊測繪部門公布的測量規(guī)范中給出的轉(zhuǎn)換參數(shù)如表1～4所列[7]。此外，由于文萊GDBD2009是以GRS80橢球為參考橢球?qū)崿F(xiàn)的，因此與該參考橢球相關(guān)的RSO的投影參數(shù)被重新定義。表5給出了文萊新地心RSO投影的參數(shù)。最后，圖2綜合表示了文萊各基準(zhǔn)變換、地心RSO與GDBD2009之間的關(guān)系[4]。

圖2 文萊基準(zhǔn)變換、地心RSO投影與GDBD2009間的關(guān)系

表1 GDBD2009到BT48的轉(zhuǎn)換（布爾沙-沃爾夫七參數(shù)）

表2 GDBD2009到WGS84的轉(zhuǎn)換（三參數(shù)）

表3 WGS84到BT48的轉(zhuǎn)換（布爾沙-沃爾夫七參數(shù)）

表4 WGS84到BT48的轉(zhuǎn)換（莫洛金斯基-巴代卡斯十參數(shù)）

表5 新地心RSO的投影參數(shù)

3 結(jié) 語

本文介紹了文萊大地基準(zhǔn)及其坐標(biāo)格網(wǎng)的建設(shè)過程，提供了各基準(zhǔn)原點的坐標(biāo)及其境內(nèi)局部參考系、WGS84系統(tǒng)、GDBD2009間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。文中的信息能夠為解決南海糾紛、打擊恐怖主義發(fā)揮積極有效的保障作用，同時能夠為我國漁民出海捕魚提供便利，并且在自然災(zāi)害發(fā)生時（如海嘯、臺風(fēng)等）有利于實施搜救，以保證該區(qū)域民眾的生命財產(chǎn)安全。文萊國土面積雖小，但研究其大地基準(zhǔn)及其格網(wǎng)的建立過程，能夠為我國重點區(qū)域的測量提供參考，并且有利于兩國測繪事業(yè)的合作與交流。

[1] 鞠海龍．文萊海洋安全政策與實踐[J]．世界經(jīng)濟與政治論壇,2011,(5): 55-64

[2] 呂志平,喬書波．大地測量學(xué)基礎(chǔ)[M]．北京:測繪出版社, 2011

[3] 陳俊勇．中國現(xiàn)代大地基準(zhǔn)：中國大地坐標(biāo)系統(tǒng)2000（CGCS 2000）及其框架[J]．測繪學(xué)報,2008,37(3):269-271

[4] BECEK K, LYSZKOWICZ A． The Realization of [the] Geocentric Datum for Brunei Darussalam 2009 [J/OL]． （2012-03-01）[2015-07-02]．http://mycoordinates．org/the-realizationof-the-geocentric-datum-for-brunei-darussalam-2009/

[5] HARNACK W． The Primary Triangulation of Sarawak[J]．Survey Review, 1941, 6(42): 206-214

[6] CLIFFORD J． MUGNIER CP,C M S． Grids & Datums--Negara Brunei Darussalam[J]．Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 2011 (12): 663- 119 6

[7] Survey Department Brunei Darussalam (SDBD)． Regulations of Geomatics (Work_Instructions_18-01-11)[R]． Bandar Seri Begawan: SDBD, 2011

[8] MORGAN P, KASENDA A,EARSLEY A． GPS Geodesy in Brunei Darussalam During 2002 And 2004[R]． Bandar Seri Begawan: Survey Department Brunei Darussalam, 2004

[9] Haji Mahadi bin Haji Mohamad Tahir, Haji Mohd Jamil Bin Hj Mohd Ali, Kamaludin Omar, et al． The Realization of Geocentric Datum for Brunei Darussalam 2009 [J/OL]． http:// Mycoordinates．org/the-realization-of- geocentric-datumfor-brunei-darussalam-2009/, 2011-09-01/2015-07-02

[10] Defense Mapping Agency (DMA)． Department of Defense World Geodetic System 1984: Its Definition and Relationship with Local Geodetic Systems (2nd edition) [R]． Washington: DMA, 1987

圖6 房屋三維節(jié)點修改

5 結(jié) 語

本項目生產(chǎn)的數(shù)字線劃圖具有以下特點：

1）采用ADS80航空攝影系統(tǒng)進行數(shù)字航空攝影測量，利用裝載的POS系統(tǒng)實現(xiàn)了無地面控制航空攝影測量，在空三加密過程中引入了似大地水準(zhǔn)面精化成果，采用整航帶立體采集地形要素，提高了1∶500數(shù)字線劃圖成圖精度和生產(chǎn)效率[7]。

2）以數(shù)據(jù)字典GB/T 20258．1-2007為基礎(chǔ)，編寫了大連市1∶500數(shù)字線劃圖（DLG）的要素分層及代碼表，并以此為依據(jù)進行數(shù)據(jù)編輯和入庫，實現(xiàn)了信息化測繪，為大連市基礎(chǔ)地理空間信息平臺建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3）在數(shù)據(jù)編輯、入庫過程中實現(xiàn)了三維地形要素的編輯和入庫，為建設(shè)三維數(shù)字城市提供三維地理空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4）在數(shù)據(jù)建庫過程中，采用自主研發(fā)的基于CAD平臺與GIS平臺的精度、形狀及屬性一致性檢查工具，解決了CAD平臺三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為GIS平臺數(shù)據(jù)后要素丟失、變形等問題。

參考文獻

[1] 劉清．采用先內(nèi)業(yè)后外業(yè)進行數(shù)字線劃圖生產(chǎn)的思考[J]．大眾科技,2007(10):77-78

[2] 馬書英,張凱．大連市數(shù)字線劃圖內(nèi)業(yè)立體測圖的方式與方法[J]．北京測繪,2010(4):49-52

[3] 陳偉．繪制數(shù)字線劃圖的初步探討[J]．中國化工貿(mào)易,2014(14):290-290

[4] 王堃昊．遼寧省地理信息服務(wù)平臺專業(yè)版地圖的制作方法[J]．測繪,2015(2):66-70

[5] 聞英石,馬書英．“數(shù)字大連”基礎(chǔ)測繪數(shù)字線劃圖內(nèi)業(yè)編輯的方式與方法[J]．中國勘察設(shè)計,2009(9):47-49

[6] 張淑筠,孫琳,崔曉雨．航測法成圖在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用[J]．城市建設(shè)理論研究（電子版）,2014(34):57-58

[7] 張森,黃金華,馮立麗,等． ADS80數(shù)字航空攝影測量立體測圖高程精度分析[J]．城市勘測,2013(2):107-108

作者簡介：汪淼，高級工程師，主要研究方向為地理信息系統(tǒng)。

P226

B

1672-4623（2016）12-0069-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.12.022

王宇譜，博士研究生，主要研究方向為測量數(shù)據(jù)處理方法與理論。

2015-08-28。

項目來源：國家自然科學(xué)基金資助項目（41674019，41274015）；國家重點研發(fā)計劃資助項目（2016YFB0501701）。