國土資源“一張圖”數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)方案探討

周泳鋒

摘要：文章通過對國土資源數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)方案進(jìn)行了分析探討，通過對三維七參數(shù)轉(zhuǎn)換、模型轉(zhuǎn)換精度指標(biāo)、轉(zhuǎn)換技術(shù)路線、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行了詳細(xì)的論述，希望對相關(guān)的工作提供借鑒與幫助。

關(guān)鍵詞：2000國家大地坐標(biāo)系;國土資源空間數(shù)據(jù);坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

中圖分類號：P226.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）12-0148-02

引言

國土資源空間數(shù)據(jù)為我國社會建設(shè)以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了促進(jìn)作用，提供了許多信息服務(wù)。通過生態(tài)文明的逐步建設(shè)，并且這方面的建設(shè)內(nèi)容越來越廣泛深入，對于土地的規(guī)劃方面要進(jìn)行全面的實踐應(yīng)用和多方整合工作，以及自然資源統(tǒng)一登記推進(jìn)，對于目前和未來的跨部門資源共享的環(huán)節(jié)中，土地資源空間數(shù)據(jù)是非常重要的一部分傳輸內(nèi)容，將會承擔(dān)著非常重要的作用以及發(fā)揮更加重要的意義。

目前，國土資源空間數(shù)據(jù)很大一部分是基于北京54坐標(biāo)、西安80坐標(biāo)系，而且依賴于一些特殊坐標(biāo)系。2000國家大地坐標(biāo)系作為完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的一套坐標(biāo)系，更好地迎合現(xiàn)代的空間技術(shù)發(fā)展勢態(tài)，進(jìn)一步滿足社會發(fā)展需要、國家安全建設(shè)、學(xué)術(shù)研究等多種需求的國家大地坐標(biāo)系。為了讓國土資源空間數(shù)據(jù)更加完善更加適合地參與到國土資源分析工作的應(yīng)用和共享環(huán)節(jié)中來，提升國土資源空間數(shù)據(jù)這一方面的使用效率，在國土資源系統(tǒng)中大力推廣和轉(zhuǎn)換2000國家大地坐標(biāo)系統(tǒng)。根據(jù)中央政府發(fā)布的一些列相關(guān)政策文件，由自然資源部進(jìn)行統(tǒng)籌，在2018年7月之前全國范圍內(nèi)的每一種國土資源空間數(shù)據(jù)必須以2000國家大地坐標(biāo)系為參考。

1三維七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型

因為國土資源空間數(shù)據(jù)2000國家大地坐標(biāo)系的相關(guān)轉(zhuǎn)換技術(shù)有規(guī)定，待轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)區(qū)都是局域的小部分區(qū)塊（從東到西的長度大約20km，從南到北的跨度大約20km），能夠更好的在三維七參數(shù)的模型中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。其數(shù)學(xué)模型如下：

其中，x1，Y1，z1為原坐標(biāo)系坐標(biāo)，X2，Y1，Z2為2000國家大地坐標(biāo)系坐標(biāo)，Tx，TY，TZ，D，Rx，RY，Rz為七參數(shù)以地球中心為旋轉(zhuǎn)中心的三維七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型，其轉(zhuǎn)換精度不低于二自由度八參數(shù)轉(zhuǎn)換模型的轉(zhuǎn)換精度。

2轉(zhuǎn)換精度指標(biāo)

參考國家2000年國土資源數(shù)據(jù)大地坐標(biāo)系的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，需要將精度控制在0.1mm內(nèi)，根據(jù)數(shù)據(jù)庫的不同，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度如下：

（1）1：10000空間數(shù)據(jù)庫坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度為1.0m;

（2）1：5000空間數(shù)據(jù)庫坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度為0.5m;

（3）1：1000空間數(shù)據(jù)庫坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度為0.1m;

（4）l：500空間數(shù)據(jù)庫坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度為≤0.05m。

3轉(zhuǎn)換技術(shù)路線

以1980年西安坐標(biāo)系向2000年國家大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換為例，該項目采用了三維七參數(shù)的轉(zhuǎn)換參數(shù)計算方法。

3.1轉(zhuǎn)換區(qū)域重合點分析

坐標(biāo)域附近大約有11個GPS C級點，包括1980西安坐標(biāo)系和2000國家大地坐標(biāo)系。經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，可以出現(xiàn)114度下2000國家大地坐標(biāo)系的坐標(biāo)（x2、Y2、z2）和1980年西安坐標(biāo)系的坐標(biāo)（x1、Y1、z1）。另外，從1980年西安坐標(biāo)系和2000年國家大地坐標(biāo)系兩套坐標(biāo)的11個GPS C級點中選取8個點作為控制點進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其余3個點作為外部檢查點。

3.2轉(zhuǎn)換參數(shù)檢核

3.2.1內(nèi)符合精度檢核

經(jīng)計算驗證，符合殘差的中位數(shù)誤差為0.000 8953，最大殘差為0.0014511。最大殘差小于中間誤差的3倍。理論依據(jù)如下：

3.2.2外符合精度檢核

外符合精度檢查措施主要有：根據(jù)不考慮相關(guān)參數(shù)的情況下，對所有計算過程的三個符合點作為外部檢查點;然后使用轉(zhuǎn)換參數(shù)計算外部檢查點的坐標(biāo)，之后進(jìn)行和已知的外部檢查點坐標(biāo)開始對比的過程。檢查內(nèi)外符合精度相同與否。

該推理過程和外符合精度中，中誤差為0.000574，最大殘差為0.000671，符合規(guī)定。

3.3轉(zhuǎn)換結(jié)果檢驗結(jié)論

換一個角度來看，整個坐標(biāo)區(qū)域的轉(zhuǎn)換誤差不大于0.1m，能夠滿足《國土資源數(shù)據(jù)2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換技術(shù)要求》中對轉(zhuǎn)換精度的要求，在地圖上應(yīng)小于0.1ram。通過對轉(zhuǎn)換結(jié)果與其他高精度控制點和矢量數(shù)據(jù)的檢驗和比較，得出轉(zhuǎn)換結(jié)果也滿足1：500～1：10000尺度的要求。

4數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

完成國土資源“一張圖”核心數(shù)據(jù)庫中的所有空間圖層的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，由1980西安坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到2000國家大地坐標(biāo)系，并將相關(guān)數(shù)據(jù)做好記錄。根據(jù)實際應(yīng)用情況，利用現(xiàn)有的配圖文件，更新數(shù)據(jù)源，完成服務(wù)發(fā)布，同時對部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行切片處理，如歷年影像數(shù)據(jù)、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)等。

4.1坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

本項目需對所有國土資源“一張圖”數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，從1980西安坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到2000國家大地坐標(biāo)系：

（1）得到相關(guān)參數(shù)：獲取經(jīng)精確計算的相關(guān)模型轉(zhuǎn)換參數(shù)和坐標(biāo)改正量。

（2）基于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換參數(shù)，利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工具，通過單個或批量轉(zhuǎn)換的方式對國土資源“一張圖”核心數(shù)據(jù)庫所有空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分階段坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

（3）對于有關(guān)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的一些數(shù)據(jù)，需要做進(jìn)一步精度檢驗，如果符合國家規(guī)定的轉(zhuǎn)換精度，則可入庫、利用;若不能滿足數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換精度要求，則查找原因進(jìn)行修正處理。

4.2數(shù)據(jù)入庫

（1）資源目錄梳理：對需入庫的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行梳理，構(gòu)建國土資源“一張圖”核心數(shù)據(jù)庫資源目錄體系，建立分類分層數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)，形成一個樹狀結(jié)構(gòu)。

（2）命名規(guī)范化：對需入庫的數(shù)據(jù)命名進(jìn)行規(guī)范化處理，在現(xiàn)有命名規(guī)則的基礎(chǔ)上可優(yōu)化處理，兼顧多業(yè)務(wù)、多時相、海量等特征，不但要保留數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)集的特征，還需要對每個數(shù)據(jù)表或數(shù)據(jù)層做單獨的區(qū)分。命名規(guī)則統(tǒng)一加到圖層名稱前面，之間以下劃線“一”隔開。

（3）入庫前質(zhì)檢：記錄數(shù)據(jù)時，需要嚴(yán)格把控質(zhì)量，數(shù)據(jù)質(zhì)檢內(nèi)容包括完整性檢查、屬性檢查、圖形檢查、邏輯一致性檢查等。

（4）數(shù)據(jù)入庫：將通過質(zhì)檢的數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫。

4.3服務(wù)發(fā)布

（1）地圖配圖：按照相關(guān)的地圖符號化規(guī)范進(jìn)行符號化處理、圖面整飾，形成電子地圖，能夠凸出重點，符號形象，界面美觀。地圖配圖可利用現(xiàn)有的MXD文件，采取更新圖層數(shù)據(jù)源路徑的方式，基于現(xiàn)有的配圖方案實現(xiàn)快速配圖。

（2）發(fā)布服務(wù)并切片：利用新的數(shù)據(jù)源和配圖文件，發(fā)布地圖服務(wù)，同時對部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行切片處理，生成地圖緩存。根據(jù)數(shù)據(jù)現(xiàn)狀分析，需發(fā)布188個地圖服務(wù)，其中56個需進(jìn)行切片處理。

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的整體工作流程如下（圖1）：

5結(jié)束語

將目前實行的2000國家大地坐標(biāo)系和地方坐標(biāo)系中的國土資源空間數(shù)據(jù)資源進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，這是一個在測繪過程中的障礙?；谌S七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型，對2000年國家大地坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可以實現(xiàn)特定范圍內(nèi)的國土資源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作，并且轉(zhuǎn)換精度滿足國家規(guī)定要求，也符合工程應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。