國土資源空間數(shù)據(jù)2000坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法研究
——以河南省為例

陳 娜，黃 琰，紀(jì)曉東

（1.鄭州測繪學(xué)校；2.河南省國土資源電子政務(wù)中心，鄭州 450016）

隨著社會的進步，國民經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)以及科學(xué)研究等對國家大地坐標(biāo)系提出了更高的要求，迫切需要采用原點位于地球質(zhì)量中心的坐標(biāo)系統(tǒng)作為國家大地坐標(biāo)系[1]。因此，根據(jù)國土資源部統(tǒng)一部署，2018年7月1日起將全面啟用2000國家大地坐標(biāo)系。

目前，河南省國土資源數(shù)據(jù)形式主要包括文件數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)。由于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度要求較高，按照要求需保持上下數(shù)據(jù)的一致性，并且確保轉(zhuǎn)換后不走樣，內(nèi)容不丟失。在2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換過程中使用傳統(tǒng)的四參數(shù)、七參數(shù)等轉(zhuǎn)換模型只能適合小區(qū)域的轉(zhuǎn)換（大約一個縣的范圍），若采用此模型分縣轉(zhuǎn)換后，原本接好邊的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換后會出現(xiàn)縣與縣不接邊、省與省不接邊，出現(xiàn)縫隙或重疊。本文根據(jù)實際工作，研究將國土資源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向CGCS2000的轉(zhuǎn)換工作流程及方法。

1 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換需求分析

1.1 國土行業(yè)常用幾類坐標(biāo)系

1.1.1 北京54坐標(biāo)系

北京54坐標(biāo)系是我國20世紀(jì)50年代在天文大地網(wǎng)建立初期為加速社會主義建設(shè)建立的坐標(biāo)系[2]。北京54坐標(biāo)系為參心大地坐標(biāo)系，它是以克拉索夫斯基橢球為基礎(chǔ)，經(jīng)局部平差后產(chǎn)生的坐標(biāo)系。北京54坐標(biāo)在河南省國土系統(tǒng)內(nèi)使用范圍是少部分地質(zhì)礦產(chǎn)類數(shù)據(jù)。

1.1.2 西安80坐標(biāo)系

西安80坐標(biāo)系的參考橢球采用1975IU-GG/IAG第16屆國際大會推薦的地球參數(shù)（簡稱IAG-75橢球），西安80坐標(biāo)系是參心坐標(biāo)系[3]。西安80坐標(biāo)系在河南省國土系統(tǒng)內(nèi)使用范圍是基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、土地類、地質(zhì)環(huán)境等。

1.1.3 獨立坐標(biāo)系

獨立坐標(biāo)系是獨立設(shè)置的直角坐標(biāo)系。由于河南省部分縣有跨帶問題，為了達到測量精度，個別市縣測量數(shù)據(jù)為獨立坐標(biāo)系。

1.2 國土資源空間數(shù)據(jù)的內(nèi)容

“十二五”以來，通過國土資源大調(diào)查、第二次全國土地調(diào)查、天地圖和數(shù)字國土工程、金土工程等工作，人們積累了大量數(shù)據(jù)，基本建成了河南省級國土資源遙感監(jiān)測“一張圖”核心數(shù)據(jù)庫。河南省形成了覆蓋全省的遙感影像、土地利用現(xiàn)狀、基礎(chǔ)地質(zhì)、礦產(chǎn)地、自然保護區(qū)等基礎(chǔ)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)；形成了覆蓋全省、貫穿各級的土地利用總體規(guī)劃、土地整治規(guī)劃、礦產(chǎn)資源規(guī)劃等規(guī)劃類數(shù)據(jù)庫；建立了包括建設(shè)用地項目用地預(yù)審、建設(shè)項目用地審批、土地征收、土地供應(yīng)項目及其開發(fā)利用、城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤、勘查開采登記數(shù)據(jù)、礦產(chǎn)資源儲量等22類，涵蓋省、市、縣三級的國土資源管理類數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)容量達到32 T。

1.3 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的幾種業(yè)務(wù)背景

在全面梳理支撐國土資源日常管理工作的各類數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，按照國土資源部相關(guān)技術(shù)要求，河南省結(jié)合本省實際，確定轉(zhuǎn)換模型與技術(shù)方法，完成省本級國土資源各類數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。市縣局根據(jù)省廳轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，通過技術(shù)處理實現(xiàn)縣級庫的轉(zhuǎn)換。省本級及市、縣級工作流程如圖1所示。

2 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法流程

2.1 2000坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的基本原理

2.1.1 相對獨立坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換

利用獨立坐標(biāo)系和2000國家大地坐標(biāo)系重合點坐標(biāo)，計算轉(zhuǎn)換參數(shù)，選取適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換模型，在軟件的支持下完成相對獨立的平面直角坐標(biāo)系下的文件形式空間數(shù)據(jù)到2000國家大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。

圖1 省本級及市、縣級工作流程

2.1.2 重合點選取或布設(shè)

人們應(yīng)盡量選取獨立坐標(biāo)系基礎(chǔ)控制網(wǎng)的起算點及高精度控制點作為重合點。若在獨立坐標(biāo)系允許情況下，可選取城市周圍國家高精度控制點作為重合點。一般情況，重合點要分布均勻，且包圍城市區(qū)域。選定部分均勻分布的重合點作為外部檢核點，對坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度進行檢核。重合點選取不少于5個重合點，外部檢核點不少于5個。

2.1.3 轉(zhuǎn)換模型選取

獨立坐標(biāo)系與國家坐標(biāo)系中央子午線相同時，采用四參數(shù)模型獨立坐標(biāo)可直接轉(zhuǎn)換2000國家大地坐標(biāo)系[4]；當(dāng)重合點較多時，選用多項式模型轉(zhuǎn)換精度相對較高，當(dāng)重合點較少時，選用平面四參數(shù)模型。獨立坐標(biāo)與2000國家大地坐標(biāo)系坐標(biāo)中央子午線不一致時，首先統(tǒng)一重合點坐標(biāo)的中央子午線，然后再轉(zhuǎn)換。

2.1.4 北京54坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換

采用北京54坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)，需先利用54轉(zhuǎn)80的轉(zhuǎn)換模型參數(shù)轉(zhuǎn)換到西安80坐標(biāo)系，然后再轉(zhuǎn)換到2000國家大地坐標(biāo)系。

2.2 不同的數(shù)據(jù)形式的轉(zhuǎn)換方法

國土資源數(shù)據(jù)以空間數(shù)據(jù)庫或管理單元進行存放。其存儲方式不同，轉(zhuǎn)換到2000國家大地坐標(biāo)系下方法有所不同。為保證數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換精度，不同的數(shù)據(jù)形式采用的方法不同。

2.2.1 文件形式轉(zhuǎn)換方法

首先獲取西安80坐標(biāo)系各要素的坐標(biāo)，逐點計算其2000國家大地坐標(biāo)系下各要素的坐標(biāo)。將2000國家大地坐標(biāo)系下各要素的坐標(biāo)寫回原要素，通過添加2000國家大地坐標(biāo)系下新的方里格網(wǎng)層，刪除原圖幅結(jié)合表數(shù)據(jù)層，檢查數(shù)據(jù)并進行拓?fù)渲亟āＨ缓笤谠獢?shù)據(jù)中，增加2000國家大地坐標(biāo)系下4個圖廓角點坐標(biāo)，以及橢球長半徑、橢球扁率、所采用的大地基準(zhǔn)和產(chǎn)品更新日期。

2.2.2 空間數(shù)據(jù)庫形式轉(zhuǎn)換方法

用ArcSDE連接后臺數(shù)據(jù)庫（可以是Oracle或Geodatabase），加載1:1萬DLG空間數(shù)據(jù)庫中每個要素類，讀取各要素西安80坐標(biāo)系坐標(biāo)，逐點計算2000國家大地坐標(biāo)系下各要素坐標(biāo)，將2000國家大地坐標(biāo)系下的要素存儲到空間數(shù)據(jù)庫中新建的要素類[5]，具體方法如下。

新建一個與原要素類結(jié)構(gòu)相同的新要素類；獲取各要素西安80坐標(biāo)系坐標(biāo)，逐點計算2000國家大地坐標(biāo)系下各要素的坐標(biāo)，將2000國家大地坐標(biāo)系下要素寫入新建要素類，通過添加2000國家大地坐標(biāo)系下新的圖幅結(jié)合表數(shù)據(jù)層，刪除原圖幅結(jié)合表數(shù)據(jù)層，最后更新相關(guān)字段屬性值。

2.2.3 DOM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法

獲取西安80坐標(biāo)系分景DOM影像數(shù)據(jù)坐標(biāo)范圍，可依據(jù)區(qū)域大小、區(qū)域形狀、精度要求高低等技術(shù)參數(shù)均勻內(nèi)插部分控制點（5 km），計算其2000國家大地坐標(biāo)系下的坐標(biāo)[6]。用西安80坐標(biāo)系及2000國家大地坐標(biāo)系下坐標(biāo)，通過工具軟件進行空間定位，完成柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。在元數(shù)據(jù)中增加2000國家大地坐標(biāo)系坐標(biāo)范圍，以及橢球長半徑、橢球扁率、所采用的大地基準(zhǔn)和產(chǎn)品更新日期。

3 結(jié)語

對需要與部級銜接的數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換后，為在數(shù)據(jù)精度上保持上下一致性，使用配發(fā)的改正量進行轉(zhuǎn)換，特別注意的是縣級行政界線（或縣級調(diào)查界線）要求保持上下級數(shù)據(jù)庫空間位置嚴(yán)格一致，其他要素同名地物點上下級數(shù)據(jù)庫空間位置誤差不超過0.05 m。利用本文所述方法對不同坐標(biāo)系統(tǒng)下的平面坐標(biāo)進行轉(zhuǎn)換，滿足了數(shù)據(jù)精度要求，該方法并在全省得到推廣。

1 周珺婕，林冬孝，劉 多.海南省地方坐標(biāo)到國家2000坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法研究[J].測繪與空間地理信息，2014，37（11）：33-35.

2 賈雷曉，李志超.北京54與西安80兩種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法研究[J].山西建筑，2013，39（11）：203-204.

3 李海艷，趙 燕，韋立雷.電力測量80坐標(biāo)與2000坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)[J].北京測繪，2014，（4）：110-112.

4 邱 蕾，陳遠(yuǎn)鴻，楊志敏.CGCS2000坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換引起宗地面積的變化[J].城市勘測，2016，（5）：123-125.

5 李 娜，黎 波，楊志敏，等.基于ArcGIS的CGCS2000坐標(biāo)轉(zhuǎn)換[J].城市勘測，2016，（6）：97-99.

6 潘英英.DEM和DOM數(shù)據(jù)的80坐標(biāo)至2000坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的原理及代碼實現(xiàn)[A].云南省測繪地理信息學(xué)會.云南省測繪地理信息學(xué)會2016年學(xué)術(shù)年會論文集[C].昆明：云南省測繪地理信息學(xué)會，2016.5.