浙江省第一測繪院? 杭州? 310012

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

關鍵詞：城市坐標系；2000國家大地坐標系；坐標系轉換

1 引言

2008年7月1日起，我國正式啟用了2000國家大地坐標系。2000國家大地坐標系為地心坐標系，原點位于地球質量中心。橢球參數：長半軸：6378137m、扁率：1/298.257222101、地心引力常數：3.986004418×1014m3s-2、自轉角速度：7.292l15×10-5rads-1 。2000國家大地坐標系基準下，對采用現代空間技術、對地觀測技術維持，更新國家、省級、及城市坐標框架，推進不同行業之間數據共享，充分發揮空間地理信息數據的基礎服務保障效益。

2 城市坐標系轉換2000國家大地坐標系技術路線

城市坐標系轉換2000國家大地坐標系主要技術過程如下：

(1)已有坐標系成果資料收集，區域范圍坐標系、控制成果使用情況分析。

(2)高精度的2000坐標系建立，充分利用已有基礎控制網點，建立區域高精度2000坐標基準框架。

(3)基于區域2000坐標系基準框架成果、已有城市坐標系成果，確定地方坐標系轉換2000國家大地坐標系轉換關系。

(4)基于2000國家大地坐標基準框架體系，實地采集特征點坐標數據成果，檢驗坐標轉換關系的正確性。

3 2000國家大地坐標系基礎框架建立與實施

(1)已有坐標系成果資料收集

通常地方坐標系的選擇中，距離國家標準分度帶(3度帶，6度帶)中央經線較近的地區，多選用標準帶投影，以實現與國家基礎地理信息數據的緊密銜接。在基于參心坐標系框架下，地理信息數據的表達以紙質或其它模擬形式表達的年代，地方坐標系即便中央子午線與標準分度帶中央子午線有差異，通常采用改變坐標系加常數的方法實現地方坐標系與標準分度帶格式數據拼接，以便于地理信息圖件資料的銜接。在浙江省內部分市縣均采用改變加常數的方式，定義與國家基礎地理信息數據保持一致的地方坐標系。

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

(2)區域2000國家大地坐標系實現

2008年7月1日起，我國正式啟用了2000國家大地坐標系。對2000國家大地坐標系的推廣與應用，理解2000國家大地坐標系在現行基礎地理信息保障條件下，對各類數據資源整合、共享、推進作用，建立區域范圍與國家基礎地理信息數據緊密聯系的2000國家地方坐標系。

區域范圍2000國家大地坐標系體系實現中，以具有2000國家大地坐標系基準實現高等級控制點為起算點，復測、優化區域范圍已有的基礎控制網點，建立區域范圍高精度2000國家大地坐標基準網絡。

區域范圍高精度2000國家大地基準網絡建立的同時，應確定與2000國家的大地坐標系相聯系的平面坐標系參考系統。平面坐標系的確定盡可能與國家標準分度帶中央子午線一致。采用國家標準分度帶中央子午線，高斯投影變形不能滿足2.5cm/km相關技術標準要求時，平面坐標系可選取測區中央子午線。當前，空間地理信息數據的采集、分析、共享已經進入數字時代，為實現數據交互共享的方便，2000國家大地坐標系下平面坐標的定義通常以地球橢球面為投影面，加常數采用標準高斯投影加常數，而不再引入其他的平移參數。

(3)坐標轉換關系計算

高精度的2000國家大地控制網建立中，充分聯測區域范圍已有的基礎控制網點，通過對控制網的觀測計算，獲取新的基礎控制網高精度的2000國家大地坐標系成果。

由于控制網充分考慮了對測區已有控制點的聯測，而已有控制點具有地方坐標系控制成果資料。

坐標轉換關系計算中可充分利用測區原有控制點建立各地方坐標系與2000國家大地坐標系成果轉換關系。

(4)坐標系轉換關系驗算分析

根據以上地方坐標系轉換關系，能夠實現地方坐標系成果向2000國家大地坐標系成果轉換。為了實現對以上坐標轉換關系的驗算與分析，通常收集作業區域范圍的測圖控制網點，基于2000國家大地坐標系，采用RTK測量、或網絡RTK測量方式獲取這些一級點高精度的2000國家大地坐標系成果，并使用以上(3)中確定的坐標轉換關系，將采集的一級點2000國家大地坐標系成果，轉換為地方坐標系成果進行比較分析，驗算坐標轉關系的正確性。

4 城市坐標系轉換2000國家大地坐標系案例分析

以下結合我省某市地方坐標系轉換2000國家坐標系具體實施情況為例，說明地方坐標系轉換具體實施情況。

(1)地方坐標系成果資料收集

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

東部區域：由于靠近120度中央經線，采用3°帶標準分度帶投影。

中部區域：中央子午線位于119度與120度中間，以城市中心位置為坐標投影中央子午線。

西部區域：以上世紀90年代建立的三角網為基準進行加密，建立西部區域坐標系。

為落實推進2000國家大地坐標系應用，當地規劃管理部門決定建立全市統一的測繪基準體系，促進不同轄區、部門之間的地理信息數據共享服務。

基于以上三個區塊，選取測區范圍已有基礎控制網點成果，以D級GPS控制網觀測精度要求，聯測周邊具有2000國家大地坐標系成果的C級GNSS控制點，布設三個區域坐標轉換觀測聯測控制網。共計施測控制點東部區域20個、中部區域18個、西部區域12個。

(2)2000坐標系基準成果建立與坐標轉換關系確定

● 2000國家坐標系中央子午線選擇

為實現該市域2000坐標系基準統一，基于2000國家大地坐標系地心橢球，考慮以國家標準分度帶3°帶120°經線為中央子午線，確定整個城市高精度的2000國家大地坐標系相聯系的平面坐標。

● 基礎控制網測算與分析

以上東部、中部、西部3個區塊控制網復測中，均聯測了C級GNSS控制點，這些C級點具有2000國家大地坐標系成果，基于以上C級點平差計算，獲取3個區域高精度2000國家大地坐標系成果。同時以聯測地方坐標系控制點為起算點，獲取3個區域地方坐標系成果。

● 坐標轉換關系建立

基于以上3個區域控制網2000國家大地坐標系成果、地方坐標系成果，采用坐標轉換四參數模型，實現地方坐標系成果與2000國家大地坐標系成果的相互轉換。

(3)坐標轉換關系驗算分析

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

5結論

本次檢核數據的點位地形起伏不大，高程歸化面產生的長度變形較小，該市域2000坐標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、西部三個區塊地方坐標系轉換2000國家坐標系精度要求，三個區域高斯投影變形量小于2.5cm/km規范要求。在地形起伏較大時，高斯投影變形量超限區域的處理，建議超限地區工程測量項目建立獨立的工程施工坐標系統。

參考文獻：

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[3]劉大杰、施一民.全球定位系統(GPS)的原理與數據處理.同濟大學出版社,1997

總結

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