摘要：国土资源数据为国民经济和社会发展、社会公众提供广泛的信息服务。随着生态文明建设的深化、国土规划和多规合一的全面实施，及自然资源统一确权登记和用途管制工作的推进，国土资源数据在跨部门共享中的本底作用日益突出。为推进国土资源数据应用与共享，需要在国土资源系统全面开展 2000 国家大地坐标系的转换和使用。文章中对各类国土资源空间数据向 2000 国家大地坐标系转换的技术方法进行研究。
关键词：2000国家大地坐标系；国土资源数据；坐标转换
1前言
坐标参考框架是国家空间信息建设的重要基础设施之一，目前我国广泛使用的1954北京坐标系和1980西安坐标系均为参心坐标系，所采用的坐标系原点、坐标轴的方向等由于当时科技水平的限制，与采用现代空间科技测定的结果存在较大差异，造成相应成果在使用时的精度损失，已无法满足我国当前技术和经济发展的需要。尤其是随着我国北斗卫星导航系统的建设完善与发展应用，迫切需要建立一个统一的高精度动态三维地心坐标系，并尽快推广应用，以实现测绘、交通、空间信息等不同行业及产业之间的信息共建共享机制，从而推动社会和经济的发展。经国务院批准，我国自2008年7月1日起启用2000国家大地坐标系（CGCS2000），依据相关工作部署，各地应在2018年6月底前完成各类国土资源空间数据向2000国家大地坐标系转换，2018年7月1日起全面使用2000国家大地坐标系
2 2000国家大地坐标系
CGCS2000是（中国）2000国家大地坐标系的缩写，该坐标系是通过中国GPS连续运行基准站、空间大地控制网以及天文大地网与空间地网联合平差建立的地心大地坐标系统。Z轴指向BIH1984.0定义的协议极地方向（BIH国际时间局），X轴指向BIH1984.0定义的零子午面与协议赤道的交点，Y轴按右手坐标系确定椭球参数：长半轴a=6378137，短半轴b=6356752.31414，扁率α=1/298.2572236，第一偏心率平方e2=0.00669437999013，第二偏心率平方2e′=0.006739496742227。
3二维四参数转换模型
根据《国土资源数据2000国家大地坐标系转换技术要求》，待转换数据源区域范围为局部小区域（东西跨度约20km，南北跨度约20km），适用于二维四参数转换模型。其数学模型为：
其中，x0、y0为平移参数；α为旋转参数；m为尺度参数；x2、y2为2000国家大地坐标系下的平面直角坐标系；x1、y1为原坐标系下平面直角坐标，坐标单位为m。该转换模型的特点是以该区域中心为旋转中心，进行旋转、缩放、平移，转换精度不低于以地球中心为旋转中心的二维七参数转换模型。
4转换技术路线
以某区域1980西安坐标系转换到2000国家大地坐标系为例，该项目转换参数的计算方法采用二维四参数转换模型。
图 1 转换区域周边控制点分布情况
4.1转换区域重合点分析
待转换区域周边共有11个GPSC级点（分布情况见图1），这些点同时含有1980西安坐标和2000国家大地坐标。首先抄录并转换分别获得120度中央经线下的2000国家大地坐标系下的X、Y坐标及1980西安坐标系下的X、Y坐标。其次从具有1980西安坐标系和2000国家大地坐标系两套坐标成果的11个GPSC级点中，选取8个点（绿色三角形）作为转换用控制点，剩下的3个点（黄色正方形）作为外部检核点。
4.2转换参数检核
4.2.1内符合精度检核
通过计算与检核，8个点计算转换参数时的重合点残差中误差为0.0008953，残差最大值为0.0014511。残差最大值小于3倍中误差，即转换参数内符合精度满足要求。
计算公式如下：
重合点残差V=重合点转换坐标值-重合点已知坐标值
平面点位中误差：
式中：Mx为平面坐标 x 残差中误差；My为平面坐标 y 残差中误差。
4.2.2外符合精度检核
外部符合精度检核方法如下：选取未参与计算转换参数的3个重合点作为外部检核点；之后利用转换参数计算出外部检核点的坐标，并与该外部检核点的已知坐标进行比较。检核公式同内符合精度计算公式相同。
通过计算与检核外符合精度检测点位中误差为0.000574，最大残差为0.000671，符合要求。
5转换结果检验结论
从转换差值来看，全区域覆盖范围转换差值距离＜0.05m，转换精度达到《国土资源数据2000国家大地坐标系转换技术要求》的平均精度应小于图上的0.1mm的要求。对转换成果以外业实地打点或与已有其他高精度控制点、矢量数据成果进行对比检查后可知，成果同样满足1：500至1：1万各种比例尺转换要求。
6结束语
现行国家大地坐标系及地方坐标系的国土资源数据转换到2000国家大地坐标系，是测绘工作面临现实问题。利用基于二维四参数转换模型的 2000 国家大地坐标系转换方法，可以实现一定区域范围内国土资源数据的转换，且能达到精度要求，能满足实际应用的需要。
城市平面坐标系与通过四参数模型转换后得到的CGCS2000平面坐标间存在线性关系，并体现为两个方向分量作差生成的等值线呈现平行分布的特征，基于这一特征提出的重合点选取优化方法，可以快速筛选掉不可靠的重合点，提高转换精度，特别在已有控制网年代久、精度弱、稳定性差的地区可以获得较好的效果。
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论文作者:张存栋
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/4/22
标签：坐标系论文; 大地论文; 国家论文; 检核论文; 坐标论文; 精度论文; 参数论文; 《电力设备》2018年第31期论文;