浅述市级国土资源空间数据2000国家大地坐标系转换

刘思远 李小勇 马壮 王永生

（1.河南省遥感测绘院,河南 郑州 450003；2.河南省科源测绘中心,河南 郑州 450003；3. 河南省测绘地理信息局信息中心,河南 郑州 450003）

2000国家大地坐标系是我国自主建立、适应现代空间技术发展趋势的地心坐标系，自2008年7月1日起启用，到2018年全面完成国土资源系统各类空间数据向2000国家大地坐标系转换工作[1]，这关系到国土资源规划、用地、地籍（不动产登记）、矿业权审批等工作的开展，有利于省、市、县三级国土业务数据的共建共享，推动国土资源管理、空间规划编制等工作有序开展。面对种类繁杂的国土资源空间数据和巨大的数据量，对地市级国土资源空间数据2000国家大地坐标系转换技术流程进行研究，可为国土管理部门提供技术支撑。区工矿仓储用地级别与基准地价图、土地利用现状等数据，主要通过不同的改正量进行坐标转换。

（3）1∶2000～1∶500大比例尺数据主要为农村集体土地所有权（界址点精度不超过5cm）、农村集体土地使用权、城镇地籍、不动产登记等种类数据。该类数据主要为1980西安坐标系，转换前应选取数据对应的起算控制点进行分析，开展必要的普查和联测，统一转换或归算至省卫星导航定位基准站网2000国家大地坐标系框架下[2]。利用起算控制点分析转换或联测平差结果，按照点位坐标的转换方法计算转换参数，开展数据转换。数据转换技术流程如图1所示。

图1 数据转换技术流程图

1 总体思路

国土资源空间数据类型丰富，不同基准、不同比例尺数据进行坐标转换时，涉及的数据分析、转换流程等不同。国土资源空间数据原始坐标系主要包括1980西安坐标系、1954北京坐标系和城市独立坐标系。原始坐标为1954北京坐标系的数据，需先行转换为1980西安坐标系，再转换为2000国家大地坐标系。城市独立坐标系（主要为大比例尺数据），包括为建设管理各类工程的勘察设计、施工和管理、地形图测绘、城镇地籍测量等需要而建立的高精度城市坐标系，这类坐标系的数据可采用参数转换方式进行转换。

根据国土资源空间数据的不同比例尺，可采用参数转换或格网改正量进行坐标系转换，并检核转换精度，确保数据转换成果满足要求。具体转换方式如下：

（1）比例尺小于1∶250000的数据无需转换。

（2）1∶100000～ 1∶25000小 比 例 尺 数 据 和1∶10000～1∶5000中比例尺数据主要为矿产资源总体规划、永久基本农田数据库、土地利用总体规划、城坐标转换需要注意：①转换后成果的坐标基准需统一到卫星导航定位基准站网的2000国家大地坐标系框架下；②转换前后各类成果的精度、拓扑关系和属性结构不变，要素不丢漏；③分幅数据转换后，重新生成方里格网，修改图廓点及方里格网标注坐标，不进行数据内容的重新分幅裁切和整饰处理；④数据转换后应同步开展质量检查，并按照不同的比例尺类别统计转换精度。

2 坐标转换技术流程

2.1 控制点选取与联测

（1）国家标准坐标系数据转换重合点选取。从市级D级GPS控制网(该数据主要为1980西安坐标系)均匀选择覆盖市域的若干控制点，通过GNSS连续运行基准站观测，得到被选取控制点的2000国家大地坐标系成果；1980西安坐标系和2000国家大地坐标系的控制点成果一起组成重合点，用于转换参数解算和数据转换。多余的控制点用于模型校验和精度评定。

（2）相对独立的平面坐标系数据转换重合点选取。均匀选择覆盖地市的8～15个控制点，通过GNSS连续运行基准站观测，得到被选取控制点的2000国家大地坐标系成果；与原相对独立的平面坐标系成果组成重合点，用于转换参数解算和数据的转换。多余的控制点用于模型校验和精度评定。采用基于GNSS连续运行基准站的观测模式。控制点联测流程如图2所示。

图2 控制点联测流程图

2.2 转换参数模型

市级大地坐标系数据成果的坐标系统转换选择二维七参数转换模型，市级平面直角坐标系数据成果的坐标系统转换选择“二维四参数＋换带”模型。对于相对独立的平面坐标系统与2000国家大地坐标系的联系，可采用“二维四参数＋换带”“逆过程＋二维四参数＋换带”或二维多项式回归模型。相同中央子午线、不同椭球和不同投影基准面采用二维四参数转换法；相同椭球、不同中央子午线采用换带方法 ；不同椭球、不同投影基准面、不同中央子午线采用“二维四参数＋换带”方法。根据确定的重合点坐标、坐标系统转换模型利用最小二乘法计算坐标系统转换参数。

2.3 数据坐标转换

1∶5万、1∶1万、1∶5000等中小比例尺数据，采用全国系列比例尺图幅改正量或全国高精度高分辨率格网改正量（3″× 3″）进行转换。其中，1∶5万比例尺数据的转换采用全国1∶5万比例尺图幅改正量，1∶1万比例尺数据的转换采用全国1∶1万比例尺图幅改正量，1∶5000比例尺数据的转换采用全国高精度高分辨率格网改正量（3″× 3″）。可将该类数据的改正量参数写入定制的2000国家大地坐标系转换平台中，通过转换平台进行人机交互，自动进行相关数据的坐标转换。

大比例尺矢量和栅格空间数据，利用两个坐标系下的重合点计算转换参数，通过点位坐标转换法，运用定制的2000国家大地坐标系转换平台，实现向2000国家大地坐标系或其相对独立的平面坐标系转换。

3 精度评估与检核

3.1 中小比例尺的精度评估与检核

为有效进行坐标转换精度评定，在转换数据区域（以市域为单位），将卫星导航定位基准站点、分析转换或联测平差后的数据起算控制点作为检核点，采用数据对应比例尺图幅或格网改正量对其原坐标系成果进行2000国家大地坐标系转换，与其平差解算的2000国家大地坐标系成果进行对比统计，分别计算评定1∶5万、1∶1万、1∶5000比例尺数据的转换精度。转换点位的平均精度应优于相应比例尺数据图上的0.1mm。

（1）检核点残差

其中，X1、Y1为用图幅或格网改正量转换获取的检核点在2000国家大地坐标系下的平面坐标；X2、Y2为检核点分析转换或联测平差后的2000国家大地坐标系下的平面坐标[3]。

（2）平面点位中误差

Mp=，式中，平面坐标x残差中误差，平面坐标y残差中误差，n为检核点个数。

3.2 大比例尺精度评估与检核

选择部分重合点作为外部检核点，不参与坐标系统转换参数计算，用转换参数计算其转换后的坐标，与已知坐标进行比对，统计转换的外符合精度。区域内应选定至少6个均匀分布的重合点对坐标系统转换精度进行检核。转换点位的平均精度应优于相应比例尺数据图上的0.1mm。

（1）重合点残差

V=重合点转换坐标值-重合点已知坐标值

（2）平面点位中误差

4 结论

开展国土资源空间数据的2000国家大地坐标系转换工作，统一城市空间信息成果坐标系统和大地基准，是有效保障空间规划体系建设与监督实施、自然资源开发利用与保护监管的基础，通过对国土资源空间数据2000国家大地坐标系转换的总体思路、技术流程、精度检核等环节的研究，可为其他行业的2000国家大地坐标系转换工作提供解决思路。