基于ArcGIS的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換在房產(chǎn)測繪中的應(yīng)用

王耀國 顏敏 劉冰

摘要：作為房產(chǎn)測繪數(shù)據(jù)來源不同，可能所采用的坐標(biāo)系也不同，因此需要進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。本文提供一種基于ArcGIS的WGS84坐標(biāo)系、濟(jì)南市1993年獨(dú)立坐標(biāo)系與國家2000大地坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換方法，并基于此提供一種數(shù)據(jù)采集方案。

關(guān)鍵詞：坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；ArcGIS；房產(chǎn)測繪

1.房產(chǎn)測繪的數(shù)據(jù)及其來源

房產(chǎn)測繪主要是采集和表述房屋和房屋用地的有關(guān)信息，為房產(chǎn)產(chǎn)權(quán)、產(chǎn)籍管理、房地產(chǎn)開發(fā)利用、以及為城鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)提供數(shù)據(jù)和資料。進(jìn)行房產(chǎn)基礎(chǔ)測繪平面圖的繪制時(shí)，首先利用GNSS RTK進(jìn)行測量，充分利用JNCORS系統(tǒng)及其參數(shù)，然后依據(jù)房產(chǎn)測繪的具體要求，利用全站儀、RTK等儀器進(jìn)行碎步點(diǎn)的采集，繪制草圖，并以此為依據(jù)進(jìn)行內(nèi)業(yè)編輯整理。

2 各坐標(biāo)系的相互比較

2.1 2000國家大地坐標(biāo)系、WGS84坐標(biāo)系和1993年濟(jì)南坐標(biāo)系概述

（1）2000國家大地坐標(biāo)系的定義

2000國家大地坐標(biāo)系的原點(diǎn)為包括海洋和大氣的整個(gè)地球的質(zhì)量中心，Z軸由原點(diǎn)指向歷元2000的地球參考極的方向，X軸由原點(diǎn)指向格林尼治參考子午線與地球赤道面的交點(diǎn)[1]，其參考橢球的基本參數(shù)長半軸a=6378137m、自轉(zhuǎn)角速度 ω=7.292l15×10-5rad s-1。

（2）WGS84坐標(biāo)系的定義

WGS84坐標(biāo)系原點(diǎn)是地球的質(zhì)心，空間直角坐標(biāo)系的Z軸指向BIH定義的地極方向，即國際協(xié)議原點(diǎn)CIO，X軸指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交點(diǎn)，其參考橢球的基本參數(shù)長半徑：a=6378137±2（m）、正常化二階帶諧系數(shù)：C20=-484.16685×10-6±1.3×10-9；扁率f=0.003352810664=1/298.2572236295。

（3）1993年濟(jì)南市獨(dú)立坐標(biāo)系

1993年濟(jì)南市獨(dú)立坐標(biāo)系是基于高程補(bǔ)償面上的通用橫軸墨卡托投影的坐標(biāo)系統(tǒng)，1993年濟(jì)南市獨(dú)立坐標(biāo)系基本參考橢球參數(shù)長半軸a=6378278m、扁率 f=1/298.3。

2.2三種坐標(biāo)系的相互比較

因此我們可以看到，在定義上，2000國家大地坐標(biāo)系與WGS84是一致的，即關(guān)于坐標(biāo)系原點(diǎn)、尺度、定向及定向演變的定義都是相同的；而1993年濟(jì)南市獨(dú)立坐標(biāo)系與2000國家大地坐標(biāo)系的參考橢球定位和定向是完全不同的。

3 點(diǎn)位坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換方法

3.1 WGS84坐標(biāo)系至2000國家大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換

2000國家大地坐標(biāo)系與WGS84坐標(biāo)系使用的參考橢球中，橢球參數(shù)中唯有扁率f有微小差距。當(dāng)坐標(biāo)測量精度低于lmm的情況下，由該參考橢球的扁率差異引起同一點(diǎn)兩個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)變化是可以忽略的。因此對于房產(chǎn)測繪而言，WGS84坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)可以直接在2000國家大地坐標(biāo)系下進(jìn)行使用。

3.2 1993年濟(jì)南市獨(dú)立坐標(biāo)系與2000國家大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換

濟(jì)南當(dāng)?shù)貦E球與2000國家大地坐標(biāo)系的參考橢球二者的定點(diǎn)和定向是完全不同的，根據(jù)布爾莎七參數(shù)的模型，分別對七個(gè)參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。布爾沙七參數(shù)的轉(zhuǎn)換模型如下所示：

式中共有：3個(gè)平移參數(shù) ，3個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù) 和1個(gè)尺度參數(shù) 。

以ArcGIS的操作為例，簡要說明其操作步驟：

（1）分別新建濟(jì)南當(dāng)?shù)貦E球的地理坐標(biāo)系與其投影坐標(biāo)系，鑒于此橢球?yàn)楫?dāng)?shù)貦E球，所以它的各種參數(shù)在ArcGIS中并不存在，因此首先需要根據(jù)已知的參數(shù)新建其地理坐標(biāo)系統(tǒng)與投影坐標(biāo)系統(tǒng)。

新建地理坐標(biāo)系統(tǒng)包括定義或選擇基準(zhǔn)面、橢球體、角度單位和中央子午線等；新建投影坐標(biāo)系統(tǒng)時(shí)需選擇投影類型、設(shè)置投影參數(shù)及線性單位等。

（2）定義坐標(biāo)系，在ArcGIS環(huán)境下對需要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)賦予其自身的坐標(biāo)系統(tǒng)。

（3）建立濟(jì)南1993當(dāng)?shù)貦E球至2000國家大地橢球的地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系。在ArcGIS中運(yùn)用“Coordinate_Frame”轉(zhuǎn)換模型將濟(jì)南當(dāng)?shù)貦E球的幾何形狀換算成2000國家大地坐標(biāo)系的參考橢球，并將平面坐標(biāo)反投影成以1993年濟(jì)南坐標(biāo)系當(dāng)?shù)貦E球?yàn)榛鶞?zhǔn)面的地理坐標(biāo)系[2]，。

（4）將1993年濟(jì)南市獨(dú)立坐標(biāo)的地理坐標(biāo)變換成以2000國家大地參考橢球?yàn)榛鶞?zhǔn)面的數(shù)據(jù)。

（5）3°帶的平面投影，在ArcGIS中運(yùn)用高斯克呂格投影方法將地理坐標(biāo)系投影到平面坐標(biāo)系下。

4 數(shù)據(jù)采集方案

房產(chǎn)基礎(chǔ)測繪控制測量在WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)下進(jìn)行的，只需在GPS手簿中進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，即可實(shí)時(shí)完成測量點(diǎn)位從WGS84坐標(biāo)系到國家2000坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。假如在手簿中沒有進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，就需要事后進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。首先在ArcGIS中進(jìn)行點(diǎn)位的展點(diǎn)[3]，如下步驟所示。

（1）將導(dǎo)出的地理坐標(biāo)在Excel中進(jìn)行處理，既將點(diǎn)號、精度、緯度各自成一列。

（2）將此Excel文件添加進(jìn)ArcGIS 中，并導(dǎo)出一個(gè)ArcGIS數(shù)據(jù)格式（如“shapefile”），分別將X、Y字段賦予經(jīng)、緯度，并選擇WGS84坐標(biāo)系。展點(diǎn)完成后，再按照3.2所示步驟進(jìn)行坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換即可。

5 結(jié)論

以上方案主要解決了兩個(gè)問題：

（1）提供了兩個(gè)坐標(biāo)系至2000國家大地坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)換步驟；

（2）給出房產(chǎn)測繪中進(jìn)行2000國家大地坐標(biāo)系下測繪數(shù)據(jù)獲取方案的選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1]孔祥元，控制測量學(xué)[M].武漢測繪科技大學(xué)出版社，1996

[2]鄒博.傅民倉.王偉 基于ArcGIS Engine的GPS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 [J].電子科技，2012

[3] 李平，盧立.ArcGIS中幾種坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法的應(yīng)用研究[J].城市勘測，2012

作者簡介：王耀國（1986-），男，河南洛陽，洛陽市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，助理工程師，碩士，工程測量