不動產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)空間基準的研究

曾艷艷，朱照榮，張鳳錄，陳廷武

(北京市測繪設計研究院，北京100038)

一、引 言

隨著《不動產(chǎn)登記暫定條例》的出臺，我國的不動產(chǎn)登記工作逐步展開。然而不動產(chǎn)的統(tǒng)一登記是一項十分艱巨的系統(tǒng)工程，要做到登記機構、登記簿冊、登記依據(jù)和信息平臺“四統(tǒng)一”［1］，建立統(tǒng)一的不動產(chǎn)登記信息管理基礎平臺和不動產(chǎn)登記信息公開查詢系統(tǒng)，就必須建立在不動產(chǎn)測繪的基礎之上。因此不動產(chǎn)測繪在不動產(chǎn)登記過程中起著重要的作用。但目前不動產(chǎn)測繪還存在著很多技術問題，例如:統(tǒng)一的空間基準問題。不動產(chǎn)登記在各個時期形成的測繪數(shù)據(jù)空間基準與當時的國家坐標系統(tǒng)相關，包括1954北京坐標系、1980西安坐標系和各地城市獨立坐標系［2］等。2008年，國家正式啟用CGCS2000坐標系。如何充分利用早期成果數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各坐標系統(tǒng)間的無縫統(tǒng)一，是不動產(chǎn)測繪成果大范圍推廣應用的基礎。因此對于不動產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)空間基準技術的研究具有重要的科研意義和實用意義。

本文給出了解決不動產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)空間基準技術問題的實施方案，并通過算例驗證了Bursa七參數(shù)法滿足精度要求，可應用于不動產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)空間基準的統(tǒng)一。

二、統(tǒng)一空間基準的關鍵技術

不動產(chǎn)測繪空間基準的研究主要涉及技術調研、現(xiàn)有資料整理和內容對比分析、坐標轉換方法研究、試驗數(shù)據(jù)驗證、軟件開發(fā)以及編寫空間基準轉換技術規(guī)定等內容，具體技術路線如圖1所示，下面詳細介紹幾個重要組成部分。

1．現(xiàn)有資料整理，選擇控制點

首先收集不動產(chǎn)(土地、房屋、草原、林地、海域等)相關國家行業(yè)標準和我國各個省市數(shù)據(jù)，對不同坐標系下的控制數(shù)據(jù)進行整理和歸類;然后對不同等級、不同精度、不同測繪基準的控制測量數(shù)據(jù)進行對比分析，選擇分布均勻、精度匹配的不動產(chǎn)測繪控制數(shù)據(jù)。

2．坐標轉換方法研究

不動產(chǎn)測繪空間基準統(tǒng)一的關鍵技術是坐標轉換方法的研究，精確的坐標轉換方法可減少數(shù)據(jù)的損失，實現(xiàn)各個坐標系統(tǒng)間的無縫統(tǒng)一。坐標轉換方法的研究主要包括以下內容:

首先應該確定不動產(chǎn)測繪的范圍;其次應考慮是整體還是分區(qū)轉換，如果是分區(qū)轉換應考慮分區(qū)接邊的精度。

然后是轉換模型的選擇。不動產(chǎn)測繪含土地、房屋、草原、林地、海域等方面，由于這些測繪資料屬于不同部門和不同領域，因此，對資料的精度要求也不同，形成了多種精度的測繪資料成果。在研究坐標轉換模型時采用“就高不就低”的原則，將精度不高的資料統(tǒng)一到同一個精度標準，建立一個無精度損失的轉換模型。特別是要解決城市大比例尺數(shù)據(jù)的坐標轉換精度問題。

最后是轉換方式的研究。同一測繪基準下的大地坐標和平面直角坐標相互轉換及其換帶計算;不同測繪基準下的坐標之間相互轉換。

3．試驗數(shù)據(jù)驗證

利用上述研究方法，在示范地區(qū)選取試驗數(shù)據(jù)，進行不動產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)測繪基準下的坐標之間相互轉換的應用示范，驗證研究成果的科學性和可行性。

4．坐標轉換系統(tǒng)軟件開發(fā)

軟件需要實現(xiàn)不同參心系與2000國家大地坐標系的相互轉換，轉換方式包括單點轉換、批量處理轉換以及圖形轉換。加入加密授權功能，由各地獨立坐標系管理部門封裝轉換參數(shù)，在保密的前提下可以達到坐標轉換的目的。軟件應界面友好、功能齊全、使用方便、規(guī)范化、模塊化，軟件研發(fā)完成后進行嚴格的測試。

5．空間基準技術規(guī)定編寫

技術規(guī)定中要明確數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)精度的要求，對控制測量數(shù)據(jù)進行對比分析。研究數(shù)據(jù)的剔除要求，對不同等級、不同精度、不同測繪基準的控制測量數(shù)據(jù)進行研究，對分布不均勻、精度匹配不好的不動產(chǎn)測繪控制數(shù)據(jù)進行剔除。研究坐標轉換重合點的選擇和坐標轉換模型的選擇，進行精度評估與檢核。在此基礎上編制完成技術規(guī)定。

圖1 不動產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)空間基準技術研究實施路線

三、算例分析

實現(xiàn)不動產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)空間基準統(tǒng)一的關鍵技術是轉換模型的選擇。目前，轉換模型主要包括Bursa七參數(shù)法、四參數(shù)法、多項式擬合法和九參數(shù)法［3］。下面以Bursa七參數(shù)方法為例，來分析七參數(shù)轉換模型在不動產(chǎn)測繪中的應用。

Bursa七參數(shù)轉換模型為

本試驗采取如圖2所示的一組控制點(10個)，分別具有BJ54坐標和國家2000坐標，根據(jù)分布均勻和圖形強度高的原則［4］，在此選擇3、6、7、8、10號點作為求解七參數(shù)的控制點，然后通過重合點殘差(轉換坐標和原坐標之差)和協(xié)方差來評價其精度，進而根據(jù)所求七參數(shù)，求解其余點(1、2、4、5、9)的國家2000坐標，求其殘差，作為外部檢核的精度。具體步驟如下:

圖2 點位分布圖

1)基于3、6、7、8、10號點的兩套坐標和公式(1)可構建誤差方程V=Bx－l，其中:BJ54為原坐標，記為( X1，Y1，Z1);國家2000坐標為目標坐標，記為( X2，Y2，Z2);V為公共點上觀測量l的改正數(shù)，B是由BJ54坐標組成的系數(shù)矩陣，x為待求的七參數(shù)x= [ΔX0ΔY0ΔZ0εXεYεZk]T。

2)基于最小二乘法，可求出七參數(shù)x=( BTB )－1BTl。

3)求出單位權方差和七個參數(shù)的協(xié)方差，結果如表1所示，采用公式為

式中，n為觀測個數(shù)，在此為15;m為待求參數(shù)，對Bursa七參數(shù)來說，m=7。

表1 七參數(shù)精度

4)利用步驟2)計算的七參數(shù)和重合點(3、6、 7、8、10)的BJ54坐標，可求出國家2000坐標，然后和已知2000坐標相減，求其殘差。如表2所示。

表2 重合點殘差 cm

5)利用七參數(shù)和檢核點(1、2、4、5、9)的BJ54坐標，求出國家2000坐標，然后和檢核點的已知2000坐標相減，求其殘差，如表3所示。

表3 外部檢核點的殘差 cm

由表1和表2可知，七參數(shù)模型的單位權矩陣在厘米量級，重合點殘差在3個方向(X，Y，Z)上的量級都在1．5 cm以內，從表3可知，外部檢核點的殘差最大值為2．1 cm左右。這說明Bursa七參數(shù)坐標轉換模型有足夠的精度保證，可很好地適用于不動產(chǎn)測繪基礎數(shù)據(jù)空間基準的統(tǒng)一。

四、結 論

本文詳細論述了不動產(chǎn)測繪空間基準統(tǒng)一實現(xiàn)的技術，主要包括控制點的選擇、坐標轉換方法的研究，特別是轉換模型的研究。然后使用具有兩套坐標(BJ54坐標和國家2000坐標)的重合點，討論了Bursa七參數(shù)在坐標轉換中的應用，可得出結論:Bursa七參數(shù)有足夠的精度去保證坐標轉換間的無縫統(tǒng)一，可應用于不動產(chǎn)測繪基礎數(shù)據(jù)空間基準的統(tǒng)一。

［1］ 賴俊峰．不動產(chǎn)登記檔案集約化管理［J］．中國檔案，2014(2):50-51．

［2］ 郭充．面向CGCS2000的格網(wǎng)坐標轉換方法及應用研究［D］．鄭州:信息工程大學，2009．

［3］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部．CJJ/T 73—2010衛(wèi)星定位城市測量技術規(guī)范［S］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010．