浙江省第一測繪院? 杭州? 310012

摘要：國家測繪局2008年6月18日發(fā)公告，要求2008年7月1日起，正式啟用2000國家大地坐標(biāo)系。本文結(jié)合我省某市2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換實施情況，簡述城市坐標(biāo)系到2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法。

關(guān)鍵詞：城市坐標(biāo)系；2000國家大地坐標(biāo)系；坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換

1 引言

2008年7月1日起，我國正式啟用了2000國家大地坐標(biāo)系。2000國家大地坐標(biāo)系為地心坐標(biāo)系，原點位于地球質(zhì)量中心。橢球參數(shù)：長半軸：6378137m、扁率：1/298.257222101、地心引力常數(shù)：3.986004418×1014m3s-2、自轉(zhuǎn)角速度：7.292l15×10-5rads-1 。2000國家大地坐標(biāo)系基準(zhǔn)下，對采用現(xiàn)代空間技術(shù)、對地觀測技術(shù)維持，更新國家、省級、及城市坐標(biāo)框架，推進(jìn)不同行業(yè)之間數(shù)據(jù)共享，充分發(fā)揮空間地理信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)服務(wù)保障效益。

2 城市坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換2000國家大地坐標(biāo)系技術(shù)路線

城市坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換2000國家大地坐標(biāo)系主要技術(shù)過程如下：

(1)已有坐標(biāo)系成果資料收集，區(qū)域范圍坐標(biāo)系、控制成果使用情況分析。

(2)高精度的2000坐標(biāo)系建立，充分利用已有基礎(chǔ)控制網(wǎng)點，建立區(qū)域高精度2000坐標(biāo)基準(zhǔn)框架。

(3)基于區(qū)域2000坐標(biāo)系基準(zhǔn)框架成果、已有城市坐標(biāo)系成果，確定地方坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系。

(4)基于2000國家大地坐標(biāo)基準(zhǔn)框架體系，實地采集特征點坐標(biāo)數(shù)據(jù)成果，檢驗坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系的正確性。

3 2000國家大地坐標(biāo)系基礎(chǔ)框架建立與實施

(1)已有坐標(biāo)系成果資料收集

通常地方坐標(biāo)系的選擇中，距離國家標(biāo)準(zhǔn)分度帶(3度帶，6度帶)中央經(jīng)線較近的地區(qū)，多選用標(biāo)準(zhǔn)帶投影，以實現(xiàn)與國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的緊密銜接。在基于參心坐標(biāo)系框架下，地理信息數(shù)據(jù)的表達(dá)以紙質(zhì)或其它模擬形式表達(dá)的年代，地方坐標(biāo)系即便中央子午線與標(biāo)準(zhǔn)分度帶中央子午線有差異，通常采用改變坐標(biāo)系加常數(shù)的方法實現(xiàn)地方坐標(biāo)系與標(biāo)準(zhǔn)分度帶格式數(shù)據(jù)拼接，以便于地理信息圖件資料的銜接。在浙江省內(nèi)部分市縣均采用改變加常數(shù)的方式，定義與國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)保持一致的地方坐標(biāo)系。

因此，已有地方坐標(biāo)系成果資料收集中，主要涉及地方坐標(biāo)系參考橢球的選擇，中央子午線選取，高程抵償面的高度等涉及坐標(biāo)系統(tǒng)的邊長歸算等主要因素。

(2)區(qū)域2000國家大地坐標(biāo)系實現(xiàn)

2008年7月1日起，我國正式啟用了2000國家大地坐標(biāo)系。對2000國家大地坐標(biāo)系的推廣與應(yīng)用，理解2000國家大地坐標(biāo)系在現(xiàn)行基礎(chǔ)地理信息保障條件下，對各類數(shù)據(jù)資源整合、共享、推進(jìn)作用，建立區(qū)域范圍與國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)緊密聯(lián)系的2000國家地方坐標(biāo)系。

區(qū)域范圍2000國家大地坐標(biāo)系體系實現(xiàn)中，以具有2000國家大地坐標(biāo)系基準(zhǔn)實現(xiàn)高等級控制點為起算點，復(fù)測、優(yōu)化區(qū)域范圍已有的基礎(chǔ)控制網(wǎng)點，建立區(qū)域范圍高精度2000國家大地坐標(biāo)基準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)。

區(qū)域范圍高精度2000國家大地基準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)建立的同時，應(yīng)確定與2000國家的大地坐標(biāo)系相聯(lián)系的平面坐標(biāo)系參考系統(tǒng)。平面坐標(biāo)系的確定盡可能與國家標(biāo)準(zhǔn)分度帶中央子午線一致。采用國家標(biāo)準(zhǔn)分度帶中央子午線，高斯投影變形不能滿足2.5cm/km相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求時，平面坐標(biāo)系可選取測區(qū)中央子午線。當(dāng)前，空間地理信息數(shù)據(jù)的采集、分析、共享已經(jīng)進(jìn)入數(shù)字時代，為實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互共享的方便，2000國家大地坐標(biāo)系下平面坐標(biāo)的定義通常以地球橢球面為投影面，加常數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)高斯投影加常數(shù)，而不再引入其他的平移參數(shù)。

(3)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系計算

高精度的2000國家大地控制網(wǎng)建立中，充分聯(lián)測區(qū)域范圍已有的基礎(chǔ)控制網(wǎng)點，通過對控制網(wǎng)的觀測計算，獲取新的基礎(chǔ)控制網(wǎng)高精度的2000國家大地坐標(biāo)系成果。

由于控制網(wǎng)充分考慮了對測區(qū)已有控制點的聯(lián)測，而已有控制點具有地方坐標(biāo)系控制成果資料。

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系計算中可充分利用測區(qū)原有控制點建立各地方坐標(biāo)系與2000國家大地坐標(biāo)系成果轉(zhuǎn)換關(guān)系。

(4)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系驗算分析

根據(jù)以上地方坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系，能夠?qū)崿F(xiàn)地方坐標(biāo)系成果向2000國家大地坐標(biāo)系成果轉(zhuǎn)換。為了實現(xiàn)對以上坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系的驗算與分析，通常收集作業(yè)區(qū)域范圍的測圖控制網(wǎng)點，基于2000國家大地坐標(biāo)系，采用RTK測量、或網(wǎng)絡(luò)RTK測量方式獲取這些一級點高精度的2000國家大地坐標(biāo)系成果，并使用以上(3)中確定的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系，將采集的一級點2000國家大地坐標(biāo)系成果，轉(zhuǎn)換為地方坐標(biāo)系成果進(jìn)行比較分析，驗算坐標(biāo)轉(zhuǎn)關(guān)系的正確性。

4 城市坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換2000國家大地坐標(biāo)系案例分析

以下結(jié)合我省某市地方坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換2000國家坐標(biāo)系具體實施情況為例，說明地方坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換具體實施情況。

(1)地方坐標(biāo)系成果資料收集

該市由于東西跨度大，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)圖件資料獲取分東部、中部、西部三個區(qū)塊采集，各地方坐標(biāo)系成果資料采用均采用1954年北京坐標(biāo)系定義時采用的卡拉索夫斯基橢球，各區(qū)塊坐標(biāo)系中央自子午線選擇如下。

東部區(qū)域：由于靠近120度中央經(jīng)線，采用3°帶標(biāo)準(zhǔn)分度帶投影。

中部區(qū)域：中央子午線位于119度與120度中間，以城市中心位置為坐標(biāo)投影中央子午線。

西部區(qū)域：以上世紀(jì)90年代建立的三角網(wǎng)為基準(zhǔn)進(jìn)行加密，建立西部區(qū)域坐標(biāo)系。

為落實推進(jìn)2000國家大地坐標(biāo)系應(yīng)用，當(dāng)?shù)匾?guī)劃管理部門決定建立全市統(tǒng)一的測繪基準(zhǔn)體系，促進(jìn)不同轄區(qū)、部門之間的地理信息數(shù)據(jù)共享服務(wù)。

基于以上三個區(qū)塊，選取測區(qū)范圍已有基礎(chǔ)控制網(wǎng)點成果，以D級GPS控制網(wǎng)觀測精度要求，聯(lián)測周邊具有2000國家大地坐標(biāo)系成果的C級GNSS控制點，布設(shè)三個區(qū)域坐標(biāo)轉(zhuǎn)換觀測聯(lián)測控制網(wǎng)。共計施測控制點東部區(qū)域20個、中部區(qū)域18個、西部區(qū)域12個。

(2)2000坐標(biāo)系基準(zhǔn)成果建立與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系確定

● 2000國家坐標(biāo)系中央子午線選擇

為實現(xiàn)該市域2000坐標(biāo)系基準(zhǔn)統(tǒng)一，基于2000國家大地坐標(biāo)系地心橢球，考慮以國家標(biāo)準(zhǔn)分度帶3°帶120°經(jīng)線為中央子午線，確定整個城市高精度的2000國家大地坐標(biāo)系相聯(lián)系的平面坐標(biāo)。

● 基礎(chǔ)控制網(wǎng)測算與分析

以上東部、中部、西部3個區(qū)塊控制網(wǎng)復(fù)測中，均聯(lián)測了C級GNSS控制點，這些C級點具有2000國家大地坐標(biāo)系成果，基于以上C級點平差計算，獲取3個區(qū)域高精度2000國家大地坐標(biāo)系成果。同時以聯(lián)測地方坐標(biāo)系控制點為起算點，獲取3個區(qū)域地方坐標(biāo)系成果。

● 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系建立

基于以上3個區(qū)域控制網(wǎng)2000國家大地坐標(biāo)系成果、地方坐標(biāo)系成果，采用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換四參數(shù)模型，實現(xiàn)地方坐標(biāo)系成果與2000國家大地坐標(biāo)系成果的相互轉(zhuǎn)換。

(3)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系驗算分析

本項實施中，在3個區(qū)域共計選擇了50座一級點實地完成RTK觀測(其中東部區(qū)域20個、中部區(qū)域18個、西部區(qū)域12個)，并通過以上坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系轉(zhuǎn)換為地方坐標(biāo)系成果，與已有的坐標(biāo)系成果進(jìn)行驗算分析。各區(qū)塊驗算坐標(biāo)差值統(tǒng)計見下表1.2.3。

5結(jié)論

本次檢核數(shù)據(jù)的點位地形起伏不大，高程歸化面產(chǎn)生的長度變形較小，該市域2000坐標(biāo)系選取中央子午線取120度，投影面為CGCS2000橢球面，滿足東部、中部、西部三個區(qū)塊地方坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換2000國家坐標(biāo)系精度要求，三個區(qū)域高斯投影變形量小于2.5cm/km規(guī)范要求。在地形起伏較大時，高斯投影變形量超限區(qū)域的處理，建議超限地區(qū)工程測量項目建立獨立的工程施工坐標(biāo)系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

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總結(jié)

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