省級DOM數據統一到2000國家坐標系技術方案

張 丹，陳正魁，王海濤,3

（1.湖北省基礎地理信息中心(湖北省北斗衛星導航應用技術研究院)，湖北 武漢 430074；2.武漢海達數云技術有限公司， 湖北 武漢430223；3.中國地質大學（武漢）國家地理信息系統工程技術研究中心，湖北 武漢 430074）

湖北省測繪地理信息局正射影像成果覆蓋全省103個縣（市、區）級單位約18.59萬km2，涵蓋1∶500、1∶1 000、1∶2 000、1∶5 000、1∶10 000等基本比例尺。正射影像坐標系統采用1980西安平面坐標系，高斯克呂格投影，3°分帶，中央子午線分別為108°、111°、114°、117°。其中，1∶2 000比例尺正射影像成果覆蓋全省，地面分辨率優于0.5 m，包括0.2 m、0.4 m和0.5 m。正射影像圖采用梯形分幅，以1:5 000地形圖為基礎，按經差37.5"、緯差37.5″進行分幅。其圖幅編號以1∶5 000編號分別加短線，再加順序號1、2、3、4、5、6表示。

湖北省開展農村土地承包經營權確權登記頒證工作，正射影像底圖采用2000國家平面坐標系，高斯克呂格投影，3°分帶，需要從原1980西安坐標系進行轉換。影像比例尺為1∶2 000，矩形分幅，分辨率優于0.5 m。

湖北省開展第一次全國地理國情普查，正射影像成果采用2000國家大地坐標系，高斯克呂格投影，3°分帶，需要從原1980西安坐標系進行轉換。正射影像成果采用1∶10 000標準分幅，分辨率統一為0.5 m。

1 坐標轉換原理

坐標轉換有多種轉換模型［1,2］。其中，二維七參數轉換模型是一種空間坐標轉換的嚴密模型，適用于橢球面3°及以上的省級及全國范圍控制點坐標轉換［3-5］。坐標轉換原理如下［6,7］：

1）轉換參數計算與檢核。從湖北省GPS基礎控制網C級點/B級點中選取在1980西安坐標系和2000國家坐標系下均有坐標成果的點作為重合點，用于轉換參數計算，并選取5%的重合點用于轉換參數檢核。用于轉換參數計算和檢核的重合點均要求分布均勻，覆蓋全省。

2）坐標轉換原理。首先對西安1980平面坐標進行高斯反算，得到1980西安坐標系橢球下的大地坐標；然后根據二維七參數模型和轉換參數，將坐標轉換為2000國家坐標系橢球的大地坐標，最后經高斯正算得到國家2000平面坐標，如圖1所示。

圖1 坐標轉換原理

2 承包地確權影像轉換方案

農村土地承包經營權確權登記頒證工作正射影像底圖坐標轉換的數據源：湖北省各縣（市、區）1∶2 000比例尺正射影像，1980西安平面坐標系，高斯克呂格投影，3°分帶。

轉換方案為：

第一步，跨帶分析。對某地區1980西安坐標系下影像進行分析，判斷影像范圍是否跨帶。若跨帶，將不同帶號的影像分開處理，在跨帶接邊處獲取重疊區域影像進行換帶，再進行坐標轉換；若不跨帶，再對影像分辨率進行分析。

第二步，分辨率分析。若存在多個分辨率，將不同分辨率的影像分開處理，若原始影像分辨率統一，則直接進行坐標轉換。

第三步，坐標轉換。對影像進行批量鑲嵌，將影像從1980西安平面坐標系轉換到2000國家平面坐標系。

第四步，影像歸檔。對轉換后的影像進行重采樣，按照1∶2 000比例尺矩形分幅規則對影像進行裁剪，然后按一定的文件夾規則組織歸檔。

第五步，影像質檢。對影像轉換結果進行質檢。

詳細方案流程如圖2所示。

圖2 坐標轉換方案

3 地理國情普查影像轉換方案

湖北省第一次全國地理國情普查影像坐標轉換的數據源：以1∶10 000正射影像為主要數據源，基礎測繪項目和農村土地經營權影像底圖等正射影像為輔助數據源，影像坐標系統為1980西安平面坐標系，高斯克呂格投影，3°分帶。

轉換方案為：

第一步，分辨率分析。分析影像分辨力，若存在多個分辨力，將不同分辨率的影像分開處理；若原始影像分辨率統一，則直接進行坐標轉換。

第二步，坐標轉換。對影像進行批量鑲嵌，將影像從1980西安平面坐標系轉換到2000國家大地坐標系。

第三步，影像歸檔。對轉換后的影像進行重采樣，按照1∶10 000比例尺標準分幅規則對影像進行裁剪，然后按一定的文件夾規則組織歸檔。

第四步，影像質檢。對影像轉換結果進行質檢。詳細方案流程如圖3所示。

4 技術難點及解決方案

圖3 坐標轉換方案

湖北省地域范圍介于 29°05'N～33°20' N、 108°21'E～116°07' E之間，橫跨36、37、38、39共計4個帶，中央子午線分別為 108°E、111°E、114°E 和 117°E。在坐標轉換過程中，不同子午線接邊處容易出現漏洞。所以，坐標轉換的第一個技術難點就是解決不同子午線接邊處的漏洞問題。針對該問題，采用不同子午線接邊處影像換帶轉換坐標的方法解決。以中央子午線111°和114°為例，首先，對中央子午線為114°的影像進行坐標轉換；同時，在111°和114°影像接邊處，選取若干中央子午線為114°的影像，換帶到中央子午線111°，將換帶后的影像與中央子午線為111°的影像共同進行坐標轉換，消除不同子午線接邊處漏洞。

另外，原始影像存在0.2 m、0.4 m和0.5 m等多種分辨率。1980西安坐標系下影像采用經緯線分幅，2000國家坐標系下影像采用矩形分幅，在坐標轉換過程中，不同分辨率接邊處存在不滿幅的問題。所以，坐標轉換的第二個技術難點就是解決不同分辨率影像坐標轉換的問題。針對該問題，采用不同分辨率影像坐標轉換結果進行融合的方法解決。以分辨率0.2 m和0.4 m為例，首先將0.2 m影像和0.4 m影像分別進行坐標轉換；然后將0.4 m影像融合到0.2 m影像，解決不同分辨率接邊處不滿幅的問題。

影像坐標轉換完成后，需要對轉換后的影像坐標精度、不同子午線接邊處影像、不同分辨率接邊處影像進行檢查，直至合格為止。

5 結 語

分析了湖北省現有的正射影像成果，提出了1980西安坐標系統一到2000國家坐標系的技術方案，并針對湖北省農村土地承包經營權確權登記頒證工作，以及湖北省第一次全國地理國情普查工作的具體需求，對坐標轉換過程中存在的多分辨率、 區域跨帶等技術難點提出了有效的解決辦法。通過項目實踐證明，該方案切實可行。目前，該坐標轉換方案已應用于湖北省多個縣（市、區）的坐標轉換工作，對今后其他省市地區影像坐標轉換具有參考意義。

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