省級(jí)DOM數(shù)據(jù)統(tǒng)一到2000國(guó)家坐標(biāo)系技術(shù)方案

張 丹，陳正魁，王海濤,3

（1.湖北省基礎(chǔ)地理信息中心(湖北省北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用技術(shù)研究院)，湖北 武漢 430074；2.武漢海達(dá)數(shù)云技術(shù)有限公司， 湖北 武漢430223；3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）國(guó)家地理信息系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430074）

湖北省測(cè)繪地理信息局正射影像成果覆蓋全省103個(gè)縣（市、區(qū)）級(jí)單位約18.59萬(wàn)km2，涵蓋1∶500、1∶1 000、1∶2 000、1∶5 000、1∶10 000等基本比例尺。正射影像坐標(biāo)系統(tǒng)采用1980西安平面坐標(biāo)系，高斯克呂格投影，3°分帶，中央子午線分別為108°、111°、114°、117°。其中，1∶2 000比例尺正射影像成果覆蓋全省，地面分辨率優(yōu)于0.5 m，包括0.2 m、0.4 m和0.5 m。正射影像圖采用梯形分幅，以1:5 000地形圖為基礎(chǔ)，按經(jīng)差37.5"、緯差37.5″進(jìn)行分幅。其圖幅編號(hào)以1∶5 000編號(hào)分別加短線，再加順序號(hào)1、2、3、4、5、6表示。

湖北省開(kāi)展農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記頒證工作，正射影像底圖采用2000國(guó)家平面坐標(biāo)系，高斯克呂格投影，3°分帶，需要從原1980西安坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換。影像比例尺為1∶2 000，矩形分幅，分辨率優(yōu)于0.5 m。

湖北省開(kāi)展第一次全國(guó)地理國(guó)情普查，正射影像成果采用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，高斯克呂格投影，3°分帶，需要從原1980西安坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換。正射影像成果采用1∶10 000標(biāo)準(zhǔn)分幅，分辨率統(tǒng)一為0.5 m。

1 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換原理

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換有多種轉(zhuǎn)換模型［1,2］。其中，二維七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型是一種空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的嚴(yán)密模型，適用于橢球面3°及以上的省級(jí)及全國(guó)范圍控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換［3-5］。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換原理如下［6,7］：

1）轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算與檢核。從湖北省GPS基礎(chǔ)控制網(wǎng)C級(jí)點(diǎn)/B級(jí)點(diǎn)中選取在1980西安坐標(biāo)系和2000國(guó)家坐標(biāo)系下均有坐標(biāo)成果的點(diǎn)作為重合點(diǎn)，用于轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算，并選取5%的重合點(diǎn)用于轉(zhuǎn)換參數(shù)檢核。用于轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算和檢核的重合點(diǎn)均要求分布均勻，覆蓋全省。

2）坐標(biāo)轉(zhuǎn)換原理。首先對(duì)西安1980平面坐標(biāo)進(jìn)行高斯反算，得到1980西安坐標(biāo)系橢球下的大地坐標(biāo)；然后根據(jù)二維七參數(shù)模型和轉(zhuǎn)換參數(shù)，將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為2000國(guó)家坐標(biāo)系橢球的大地坐標(biāo)，最后經(jīng)高斯正算得到國(guó)家2000平面坐標(biāo)，如圖1所示。

圖1 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換原理

2 承包地確權(quán)影像轉(zhuǎn)換方案

農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記頒證工作正射影像底圖坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)源：湖北省各縣（市、區(qū)）1∶2 000比例尺正射影像，1980西安平面坐標(biāo)系，高斯克呂格投影，3°分帶。

轉(zhuǎn)換方案為：

第一步，跨帶分析。對(duì)某地區(qū)1980西安坐標(biāo)系下影像進(jìn)行分析，判斷影像范圍是否跨帶。若跨帶，將不同帶號(hào)的影像分開(kāi)處理，在跨帶接邊處獲取重疊區(qū)域影像進(jìn)行換帶，再進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；若不跨帶，再對(duì)影像分辨率進(jìn)行分析。

第二步，分辨率分析。若存在多個(gè)分辨率，將不同分辨率的影像分開(kāi)處理，若原始影像分辨率統(tǒng)一，則直接進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

第三步，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。對(duì)影像進(jìn)行批量鑲嵌，將影像從1980西安平面坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到2000國(guó)家平面坐標(biāo)系。

第四步，影像歸檔。對(duì)轉(zhuǎn)換后的影像進(jìn)行重采樣，按照1∶2 000比例尺矩形分幅規(guī)則對(duì)影像進(jìn)行裁剪，然后按一定的文件夾規(guī)則組織歸檔。

第五步，影像質(zhì)檢。對(duì)影像轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行質(zhì)檢。

詳細(xì)方案流程如圖2所示。

圖2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方案

3 地理國(guó)情普查影像轉(zhuǎn)換方案

湖北省第一次全國(guó)地理國(guó)情普查影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)源：以1∶10 000正射影像為主要數(shù)據(jù)源，基礎(chǔ)測(cè)繪項(xiàng)目和農(nóng)村土地經(jīng)營(yíng)權(quán)影像底圖等正射影像為輔助數(shù)據(jù)源，影像坐標(biāo)系統(tǒng)為1980西安平面坐標(biāo)系，高斯克呂格投影，3°分帶。

轉(zhuǎn)換方案為：

第一步，分辨率分析。分析影像分辨力，若存在多個(gè)分辨力，將不同分辨率的影像分開(kāi)處理；若原始影像分辨率統(tǒng)一，則直接進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

第二步，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。對(duì)影像進(jìn)行批量鑲嵌，將影像從1980西安平面坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到2000國(guó)家大地坐標(biāo)系。

第三步，影像歸檔。對(duì)轉(zhuǎn)換后的影像進(jìn)行重采樣，按照1∶10 000比例尺標(biāo)準(zhǔn)分幅規(guī)則對(duì)影像進(jìn)行裁剪，然后按一定的文件夾規(guī)則組織歸檔。

第四步，影像質(zhì)檢。對(duì)影像轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行質(zhì)檢。詳細(xì)方案流程如圖3所示。

4 技術(shù)難點(diǎn)及解決方案

圖3 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方案

湖北省地域范圍介于 29°05'N～33°20' N、 108°21'E～116°07' E之間，橫跨36、37、38、39共計(jì)4個(gè)帶，中央子午線分別為 108°E、111°E、114°E 和 117°E。在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，不同子午線接邊處容易出現(xiàn)漏洞。所以，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的第一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)就是解決不同子午線接邊處的漏洞問(wèn)題。針對(duì)該問(wèn)題，采用不同子午線接邊處影像換帶轉(zhuǎn)換坐標(biāo)的方法解決。以中央子午線111°和114°為例，首先，對(duì)中央子午線為114°的影像進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；同時(shí)，在111°和114°影像接邊處，選取若干中央子午線為114°的影像，換帶到中央子午線111°，將換帶后的影像與中央子午線為111°的影像共同進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，消除不同子午線接邊處漏洞。

另外，原始影像存在0.2 m、0.4 m和0.5 m等多種分辨率。1980西安坐標(biāo)系下影像采用經(jīng)緯線分幅，2000國(guó)家坐標(biāo)系下影像采用矩形分幅，在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，不同分辨率接邊處存在不滿幅的問(wèn)題。所以，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的第二個(gè)技術(shù)難點(diǎn)就是解決不同分辨率影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的問(wèn)題。針對(duì)該問(wèn)題，采用不同分辨率影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行融合的方法解決。以分辨率0.2 m和0.4 m為例，首先將0.2 m影像和0.4 m影像分別進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；然后將0.4 m影像融合到0.2 m影像，解決不同分辨率接邊處不滿幅的問(wèn)題。

影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換完成后，需要對(duì)轉(zhuǎn)換后的影像坐標(biāo)精度、不同子午線接邊處影像、不同分辨率接邊處影像進(jìn)行檢查，直至合格為止。

5 結(jié) 語(yǔ)

分析了湖北省現(xiàn)有的正射影像成果，提出了1980西安坐標(biāo)系統(tǒng)一到2000國(guó)家坐標(biāo)系的技術(shù)方案，并針對(duì)湖北省農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記頒證工作，以及湖北省第一次全國(guó)地理國(guó)情普查工作的具體需求，對(duì)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過(guò)程中存在的多分辨率、 區(qū)域跨帶等技術(shù)難點(diǎn)提出了有效的解決辦法。通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐證明，該方案切實(shí)可行。目前，該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方案已應(yīng)用于湖北省多個(gè)縣（市、區(qū)）的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作，對(duì)今后其他省市地區(qū)影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換具有參考意義。

[1] 喬連軍,韓雪培．1954北京坐標(biāo)與1980西安坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法研究[J]．測(cè)繪與空間地理信息,2006,29(1):36-43

[2] 呂成亮,何丹亮．基于CGCS2000參考框架下CORS網(wǎng)成果獲取方法研究[J]．測(cè)繪地理信息,2013,38(3):28-31

[3] 徐仕琪,張曉帆,周可法,等．關(guān)于利用七參數(shù)法進(jìn)行WGS-84和BJ-54坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問(wèn)題的探討[J]．測(cè)繪與空間地理信息,2007,30(5):33-38

[4] 謝艷玲,夏正清．基于ArcGIS的1980西安坐標(biāo)系到2000國(guó)家坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換研究[J]． 測(cè)繪與空間地理信息,2014,37(12):220-224

[5] 成英燕,程鵬飛,秘金鐘,等．大尺度空間域下1980西安坐標(biāo)系與WGS84坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法研究[J]．測(cè)繪通報(bào),2007(12):5-8

[6] 何林,柳林濤,許超鈐,等．常見(jiàn)平面坐標(biāo)系之間相互轉(zhuǎn)換的方法研究——以1954北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系、2000國(guó)家大地坐標(biāo)系之間的平面坐標(biāo)相互轉(zhuǎn)換為例[J]．測(cè)繪通報(bào),2014(9):6-11

[7] 呂志平,魏子卿,李軍,等．CGCS2000高精度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換格網(wǎng)模型的建立[J]．測(cè)繪學(xué)報(bào),2013,42(6):791-797