地方坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的研究與探討

張金榮

（華北地質(zhì)勘查局五一四地質(zhì)大隊(duì)，河北 承德 067000）

地方坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的研究與探討

張金榮

（華北地質(zhì)勘查局五一四地質(zhì)大隊(duì)，河北 承德 067000）

針對于現(xiàn)階段多種地方坐標(biāo)共存的復(fù)雜局面，提出將地方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為2000國家大地坐標(biāo)系的2種技術(shù)路線，并通過具體實(shí)例分析，該計(jì)算方法精度較高，實(shí)用性較好。

地方坐標(biāo)系；2000國家大地坐標(biāo)系；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.011

1 引言

新中國成立以來，我國使用的坐標(biāo)系統(tǒng)主要有1954北京坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系，此外，部分城市為了避免高斯投影變形帶來的測量精度不準(zhǔn)問題，建立了各自的地方坐標(biāo)系，導(dǎo)致多種坐標(biāo)體系并存使用。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展越來越成熟，精度也不斷提高，參心大地坐標(biāo)系在精度方面已不能滿足當(dāng)今社會測繪、定位的要求。2008年7月，國務(wù)院決定啟用新的地心坐標(biāo)系——2000國家大地坐標(biāo)系，參心坐標(biāo)系也將逐步淘汰。有基于此，對地方坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換研究成為一件重要而緊迫的任務(wù)。

2 2000國家大地坐標(biāo)系的定義方法

200 0國家大地坐標(biāo)系（CGCS2000）以包含整個(gè)海洋和大氣在內(nèi)的地球質(zhì)量中心為定義原點(diǎn)，是一種地心坐標(biāo)系，其X軸從原點(diǎn)出發(fā)，指向格林尼治參考子午線與地球赤道面的交點(diǎn)，Z軸方向是從原點(diǎn)出發(fā)，指向歷元2000.0的地球參考極方向。Y軸與X軸、Z軸構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系。2000國家大地坐標(biāo)系采用的地球橢球形參數(shù)如下：

1）長半軸a=6378137m；

2）扁率f=1/298.257222101；

3）地心引力常數(shù)：GM=7.292115×1014m3/s2；

4）自轉(zhuǎn)角速度：ω=7.292115×10-5rad/s。

3 地方坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法研究

3.1 地方坐標(biāo)系到2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的技術(shù)路線

考慮到現(xiàn)實(shí)中多種地方坐標(biāo)系共存情況，為此提出兩種坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的技術(shù)路線：

1）使用2000地方坐標(biāo)系作為進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過渡坐標(biāo)系，在此基礎(chǔ)上完成地方坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，其技術(shù)思路見圖1。

圖1 第一種技術(shù)路線圖

該技術(shù)路主要運(yùn)用的是重合點(diǎn)上的2000國家大地坐標(biāo)系，將國家坐標(biāo)系按照地方坐標(biāo)系的方式建立，以作為中間坐標(biāo)系，再通過重合點(diǎn)的坐標(biāo)和數(shù)學(xué)模型處理，將地方坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為2000地方坐標(biāo)，根據(jù)變換關(guān)系就可以完成向2000國家大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。

2）第二種技術(shù)路線利用參心坐標(biāo)系作為過渡（見圖2）。

圖2 第二種技術(shù)路線圖

采用該種技術(shù)路線首先利用逆變換方式把地方坐標(biāo)還原成參心坐標(biāo)，然后利用重合點(diǎn)坐標(biāo)和數(shù)學(xué)模型將參心坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可以得到2000國家大地坐標(biāo)系對應(yīng)坐標(biāo)。這里所指的參心坐標(biāo)為地方坐標(biāo)變換形成的1954年北京坐標(biāo)系坐標(biāo)或1980西安坐標(biāo)系坐標(biāo)。

3.2 精度估算

3.2.1 轉(zhuǎn)換坐標(biāo)精度計(jì)算

大量研究表明，通過設(shè)立合理外部檢驗(yàn)點(diǎn)，可以驗(yàn)證坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的精度，這種方法的大體思路為：將不參加轉(zhuǎn)換的部分重合點(diǎn)篩檢出來，作為外部檢驗(yàn)點(diǎn)，用于檢測控制點(diǎn)坐標(biāo)是否符合精度。進(jìn)行外部檢驗(yàn)點(diǎn)的設(shè)置時(shí)，所依據(jù)的原則與重合點(diǎn)的選擇原則類似，要求設(shè)置的外檢點(diǎn)必須達(dá)到一定數(shù)量，并且均勻分布在轉(zhuǎn)換區(qū)域周圍、內(nèi)部。

3.2.2 估算轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度

通常情況下，計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度，可以采用對比參加轉(zhuǎn)換重合點(diǎn)回代誤差的方法。

3.3 具體算例

某城市采用克拉索夫橢球參數(shù)作為地球球體模型，建立地方坐標(biāo)系，中央子午線設(shè)在城市中心，這一點(diǎn)與國家坐標(biāo)系不一致，投影面設(shè)置在參考橢球面上。城市基礎(chǔ)控制網(wǎng)有GPSB、C級點(diǎn)工60個(gè)，選用14個(gè)重合點(diǎn)，其余46個(gè)控制點(diǎn)都作為外部檢核點(diǎn)。轉(zhuǎn)換成2000國家大地坐標(biāo)系，具體轉(zhuǎn)換成果如表1所示：

由此可見：該計(jì)算方法總體誤差較小，精度較高，同時(shí)，采用多項(xiàng)式模型進(jìn)行計(jì)算能在一定程度上提高轉(zhuǎn)換的精度，建議優(yōu)先使用。

表1 轉(zhuǎn)換結(jié)果與CGCS2000成果比較 單位：cm

4 結(jié)語

在進(jìn)行地方坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用適合的方法，認(rèn)真分析地方坐標(biāo)系的測繪情況和重合點(diǎn)數(shù)量是十分必要的，然后選用適合的技術(shù)路線，進(jìn)行參數(shù)選擇和模型建立，優(yōu)選精度較高的轉(zhuǎn)換結(jié)果。

【1】朱留軍,邊亮.淺談地方坐標(biāo)系向CGCS2000的轉(zhuǎn)換方法[J].科技視界, 2012(28):201-202.

【2】席靖智,曹智翔.淺談地方獨(dú)立坐標(biāo)系測量成果向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的理論與方法[J].科技信息,2011(23):188-189.

【3】李東,毛之琳.地方坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法的研究[J].測繪與空間地理信息,2010(6):202-203.

【4】歐朝敏,黃夢龍.地方坐標(biāo)到2000國家大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法研究[J].測繪通報(bào),2010(9):26-28.

【5】耿曉燕.地方獨(dú)立坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換研究[D].西安：西安科技大學(xué),2010.

圖3 株洲市舊城區(qū)口袋公園規(guī)劃布局圖

1）石峰區(qū)共有73個(gè)口袋公園，其中，社區(qū)公園4個(gè)，街旁綠地9個(gè)，道路綠地14個(gè)，居住綠地39個(gè)，公共設(shè)施綠地1個(gè)，非城市綠地的小型開放空間6個(gè)。

2）荷塘區(qū)共有80個(gè)口袋公園，其中，社區(qū)公園2個(gè)，街旁綠地21個(gè)，道路綠地6個(gè)，居住綠地37個(gè)，公共設(shè)施綠地8個(gè)，非城市綠地的小型開放空間6個(gè)。

3）蘆淞區(qū)共有54個(gè)口袋公園，其中，社區(qū)公園3個(gè)，街旁綠地9個(gè)，道路綠地8個(gè)，居住綠地26個(gè)，公共設(shè)施綠地2個(gè)，非城市綠地的小型開放空間6個(gè)。

4）天元區(qū)共有48個(gè)口袋公園，其中，社區(qū)公園2個(gè)，街旁綠地9個(gè)，居住綠地24個(gè)，道路綠地4個(gè)，公共設(shè)施綠地8個(gè)，非城市綠地的小型開放空間1個(gè)。

4.5 口袋公園近期建設(shè)實(shí)施保障

4.5.1 建設(shè)計(jì)劃

近期建設(shè)時(shí)段：2015—2017年，建設(shè)任務(wù)：每年完成50個(gè)口袋公園建設(shè)，3年共完成150個(gè)口袋公園建設(shè)。

4.5.2 實(shí)施保障策略

1）完善口袋公園的管理體系。2）建立多渠道的投資體系。

5 結(jié)語

本次規(guī)劃主要做了以下幾方面工作：（1）對口袋公園概念的外延進(jìn)行拓展；（2）提出適合布局在老城區(qū)的口袋公園的建設(shè)模式；（3）對舊城區(qū)中口袋公園進(jìn)行全面徹底地調(diào)查，提出建設(shè)計(jì)劃。以上的工作僅僅只是一個(gè)探索，要使老城區(qū)的口袋公園發(fā)揮更大的效應(yīng)，還需要在以后的實(shí)踐和理論中作進(jìn)一步的總結(jié)和探討。

【1】張文英.口袋公園——躲避城市喧囂的綠洲[J].中國園林，2007（6）：48.

【參考文獻(xiàn)】

【收稿日期】2016-5-10

Research and Study on Transformation from Loal Coordinate System to CGCS2000

ZHANGJin-rong
(514GeologicalBrigadeofNorthChinaGeologicalExplorationBureau,Chengde067000,China)

In the viewof the complicated situation that various local coordinates are coexistent at the present stage, two methods are outlined in this article for the transformationfromLocalCoordinateSystemtoCGCS2000,throughtheconcretecaseanalysis,itturnouttobeahighprecisionandapplicationofthismethod.

LocalCoordinateSystem;CGCS2000;coordinatetransformation

P228.4

A

1007-9467（2016）07-0019-02

2016-7-5

張金榮（1983～），男，甘肅臨洮人，工程師，從事工程測量研究，（電子信箱）zjr38@163.com。