農村土地承包經營權確權登記頒證工作中的一種坐標轉換方案

王清華

摘要：現階段農村土地承包經營權確權登記頒證工作采用的是2000國家大地坐標系，權屬調查中的承包地塊調查內容包含土地用途、地力等級、利用類型和是否基本農田等信息，這些信息資料需要從當地國土、林業等相關部門收集。這些信息資料通常多以數據庫、電子圖件、電子表格等形式存在，其中涉及的坐標系通常為1954年北京坐標系或1980西安坐標系。如何把收集的資料中的坐標轉換成CGCS2000坐標就成為非常緊迫和十分重要的任務。但是，從2009年開展農村土地承包經營權確權登記頒證工作試點至今，針對這項工作的圖件及數據坐標轉換的研究較少。針對此問題，本文從實際應用出發，以山西省某縣為例，首先通過對比兩種坐標轉換方法的轉換結果，確定了在縣域范圍內采用七參數法，接著又提出了一種應用南方CASS及TGO等軟件對圖件及數據進行坐標轉換的方案，并通過實踐驗證了該方案的正確性和可行性，這種坐標轉換方案流程簡單，易掌握，可以有效提升工作效率。本文還對本項工作中涉及坐標轉換的關鍵環節提出了注意事項。

關鍵詞土地承包經營權；坐標轉換；CGCS2000；布爾莎模型；四參數；七參數；CASS；TGO

引言

《農村土地承包經營權確權登記調查規程》（NY/T2537-2014）明確指出，農村土地承包經營權調查采用2000國家大地坐標系（CGCS2000，即China Geodetic CoordinateSystem 2000）。

在農村土地承包經營權確權登記頒證工作中，權屬調查是核心環節之一。權屬調查中的承包地塊調查內容包含土地用途、地力等級、利用類型和是否基本農田等信息，這些信息資料需要從當地國土、林業等相關部門收集。這些信息資料通常多以數據庫、電子圖件、電子表格等形式存在，其中涉及的坐標系通常為1954年北京坐標系或1980西安坐標系。

如何把收集的資料中的坐標轉換成CGCS2000坐標就成為非常緊迫和十分重要的任務。

對于圖件坐標轉換、數據的坐標轉換，國內外同行在基礎理論、轉換模型、實際應用等方面都進行過深入研究。但是，從2009年開展農村土地承包經營權確權登記頒證工作試點至今，針對這項工作的圖件及數據坐標轉換的研究較少。針對此問題，本文從實際應用出發，以山西省某縣為例，首先通過對比兩種坐標轉換方法的轉換結果，確定了在縣域范圍內采用七參數法，接著又提出了一種應用南方CASS及TGO（Trimble Geomatics Office，以下簡稱TGO）等軟件對圖件及數據進行坐標轉換的方案，并通過實踐驗證了該方案的正確性和可行性，本文還對本項工作中涉及坐標轉換的關鍵環節提出了注意事項。

1.已有資料情況

山西省某縣位于山西省境東北部，屬土石山區，山巒重疊，地形復雜。我院作為中標單位承擔了該縣農村土地承包經營權確權登記頒證項目中的承包地塊調查及相關數據庫建設工作。

在該項工作開展伊始，我們從該縣國土部門收集到了應用GIS軟件建立的農村集體土地所有權確權登記發證數據庫、基本農田保護區定界數據庫資料。這些數據庫的坐標系統均為1980西安坐標系。通過該縣農業部門從當地測繪主管部門獲取了該縣域的D級GPS控制點資料。這些D級GPS控制點資料有CGCS2000坐標、1980西安坐標及當地獨立坐標，其分布圖見圖1。

本項目采用的數字正攝影像（DOM）由市農村土地承包管理部門統一采購分發。為2000國家大地坐標系，高斯投影，采用標準分幅的TIFF格式文件。同時還提供了將TIFF文件作為光柵影像的基于2000國家大地坐標系，高斯投影的標準分幅的DWG格式文件。

在這里需要說明的是，CGCS2000和WGS-84（G1150）是相容的，在坐標系的實現精度范圍內CGCS2000和WGS-84（G1150）坐標是一致的，具體請查閱參考文獻。因此，在本項目坐標數據的實際應用中，我們將CGCS2000坐標視為WGS-84坐標。

2.項目實施方案

依據《農村土地承包經營權確權登記調查規程》（NY/T2537-2014），農業部和地方的相關規定，以二輪承包的發包方為基礎，劃分調查單元，查清發包方、承包方的主體名稱，發包方負責人和承包方代表的姓名、地址、承包方土地承包經營權權屬等信息；查清承包地塊的名稱、面積、四至、空間位置、土地用途等信息，完成土地承包經營權的確權調查、承包地塊屬性調查和測量工作。

承包地塊的界址測量采用組合法，即以圖解法為基礎，輔以實測法進行補充調查確定界址點坐標。根據要求，采用組合法作業時應分別滿足相應方法的精度指標。

本項目承包地塊調查測量的基本比例尺為1：2000，實測法執行二級界址點精度。

3.圖件坐標轉換

3.1轉換方案

由于本項目采用的數據編輯及入庫軟件是基于Auto-CAD2012平臺的開發的，農業部門提供的DWG格式的文件可以直接打開進行矢量化操作，無須進行格式轉換。為了文件格式統一，方便數據編輯及入庫操作，需要對收集到的已有專題數據庫成果進行格式及坐標轉換。由于涉及數據安全，成果保密等原因，不允許在原有數據庫進行坐標轉換。因此只能導出需求數據再進行坐標轉換。擬定的方案如下。

（1）從專題數據庫中選取本項目可以利用的數據要素，如農村集體土地所有權確權登記數據庫中的各類權屬界線，基本農田保護區定界數據庫中的邊界線等，導出為DWG格式文件。

（2）對DWG格式的矢量圖，應用南方CASS的坐標轉換功能進行坐標轉換。

（3）應用TGO，“空間數據處理系統”等軟件對方案進行驗證。

目前完成不同空間大地直角坐標系的轉換可采用三參數法、四參數法、七參數法、多項式逼近法等。通常，經典的坐標轉換多采用四參數法和七參數法，四參數法多用于局部小范圍內的工程測量項目。大范圍的測繪項目多用七參數法，最常用的七參數模型是布爾莎模型。四參數法屬于兩維坐標轉換，對于三維坐標，需將坐標通過投影變換得到平面坐標再計算轉換參數，公式見式（1）。

對轉換成目標坐標系的空間直角坐標進行高斯正算得到高斯平面直角坐標。

我們知道求取目標測區的轉換參數通常需要控制點覆蓋測區。本項目測區東西約80km，南北約70km，縣域邊緣區域為高山山地，控制點布設困難，且涉及的確權耕地很少，我們擬定的方案為，選取測區分布較為均勻的控制點求取參數進行圖件及數據轉換。這里就涉及到利用這些控制點求取的參數轉換區域邊緣點位的精度能否滿足本項目技術要求的問題。鑒于此，我們采用相似區域驗證的辦法來分析參數能滿足本項目技術要求的問題，即在測區中部區域設立一個試驗測區（30kmx30kin），利用覆蓋此試驗測區的控制點求算轉換參數，然后利用這些參數對臨近縣界的控制點的成果進行轉換，然后進行比較分析。由于不同文獻中對于測區的“大”和“小”有不同的說法，本次我們先采用四參數進行轉換，然后再采用七參數進行轉換。具體的步驟為，選取該試驗測區的2個距離較遠的點求取四參數，選取分布于該獨立測區的6個點求取七參數（布爾莎模型）。點位分布如圖2所示。

求四參選取的2個點為WJGC、XKCU，這兩點相距25km，求七參選取的6個點為WJGC、XKCU、DAWC、DCZH、WNCU、YZHC用于比對的6個驗證點為DACG、TUHG、DP-ZH、ZJZH、YCCU、MUGZ。

把這些點對應的1980西安坐標和CGCS2000坐標編輯成數據文件，應用CASS的“地物編輯”一“坐標轉換”功能進行參數的計算及驗證點數據文件的坐標轉換。

本次把驗證點已知成果與1980年西安坐標轉換成2000國家大地坐標進行比較，結果如表3所示。

由比較結果可知：1.驗證點已知成果與轉換后成果差異非常小，最大的較差為0.002m，其中TUHG點距離試驗區最近點約31km，大于WJGC，XKCU的距離；2.利用四參數的轉換結果和利用七參數的轉換結果差異非常小。我們又采用了其他兩種軟件對以上數據進行了驗證，結果一致。

本次收集到D級控制點基本覆蓋縣域，點距縣域邊界最遠的約15kin，根據試驗區的較差結果，我們認為利用覆蓋測區的控制點求取的轉換參數，完全能滿足本項目技術要求。

因此我們重新選取測區的控制點求取轉換參數。求四參選取的2個點為YCCU、DACG，求七參選取的9個點為YCCU、DACG、BLAN、13ZH、MXSH、TUHG、YJZH、ZHJC、ZJ-ZH用于比對的6個點為BGHK、HTUZ、MUGZ、XKCU、XLUK、YBCU。結果見表4。

驗證點已知成果與轉換后成果差異非常小，最大的較差為0.001m，可以認為四參的轉換結果與七參的轉換結果是一致的。我們又采用了其他兩種軟件對以上數據進行了驗證，結果一致。

由于作業區域為整個縣域，范圍較大，涉及兩個橢球間的轉換，七參數布爾莎模型是比較嚴密且常用的方法，因此本項目我們決定采用七參數布爾莎模型進行相關數據的轉換。

3.2圖件轉換實施

將本項目所需的農村集體土地所有權確權登記發證數據庫、基本農田保護區定界數據庫中的數據要素導出DWG格式文件，利用南方CASS軟件進行坐標轉換。

具體的轉換步驟如下：

（1）對導出的DWG格式的圖進行預處理。首先進行完整性檢查，檢查是否有漏導出的點、線、面。然后處理圖層，根據擬定的方案，把這些數據要素放在指定的圖層上。最后確定圖層處于可編輯狀態，不要關閉，凍結或是鎖定圖層。

（2）在DWG里添加網格。應用“繪圖處理”一“圖幅網格（指定長寬）”添加覆蓋圖形要素的方格網，并導出方格網外圍的四個角點坐標，作數據檢核用。

（3）編輯求參數用的公共點文件。文件為TXT格式的文本文件，數據格式為：

①文件內每一行代表一個點分別在當前坐標系和目標坐標系的平面直角坐標，順序為y（東坐標），x（北坐標），h（高程）。本項目中當前坐標系為1980西安坐標系，目標坐標系為2000國家大地坐標系，由于僅涉及相關橢球高斯投影平面坐標的轉換，高程均置零處理，兩組坐標中間用“：”隔開。

②每個點y坐標，z坐標，高程的單位均是“米”。

③所有的標點符號都需要在輸入法為西文的狀態下錄入。

（4）計算七參數。通過“地物編輯”-“坐標轉換”菜單打開“坐標轉換”界面，通過“讀人公共點文件”把編輯好的公共點文件讀人。此時應注意檢查坐標是否是按軟件要求的格式導人。然后設置“七參數”轉換的參數項，選擇“轉換前”坐標系（即當前坐標系）和“轉換后”坐標系（即目標坐標系），選擇“分帶類型”，然后準確錄入“所在帶號”和“中央子午線”，如果不知“分帶類型”，可以選擇“未知度帶”，如果不知“所在帶號”，可以空著。設置完以上參數項后，點擊“計算轉換七參數”進行參數計算。同時可以在“命令行”察看“七參數殘差”“東坐標最大誤差”“北坐標最大誤差”“高程最大誤差”。

（5）轉換圖形。通過察看各種殘差，確認滿足本項目需求后。在“坐標轉換”選項卡“轉換方式”區選擇“圖形”項，點擊“使用七參數轉換”，然后選擇需要轉換的圖形并確認即可。

（6）數據驗證。導出方格網外圍的四個角點坐標。應用TGO，“空間數據處理系統”等軟件，利用公共點坐標計算轉換參數后，對轉換前導出的網格點坐標進行坐標轉換，導出新的坐標，與用南方CASS轉換的坐標進行對比。以TGO為例，首先應用TGO軟件的GPS點校正功能建立CGCS2000到1980西安坐標系的轉換關系；然后導人坐標為1980西安坐標的4個角點坐標數據文件，導出CGCS2000坐標，進行坐標正算后與CASS轉換后的角點坐標進行比較。

經比較，本項目中利用CASS的七參數的轉換結果與應用TGO，“空間數據處理系統”轉換結果一致。

4.數據坐標轉換

根據本項目的技術要求，需要提交CGCS2000坐標，當地中央子午線的高斯投影成果。但是在確權過程中，涉及到一些征地邊界與確權目標邊界不清，指界困難的情況，需要現場放樣征地邊界，由相關方進行確認。由于征地材料中為1980西安坐標，本項目外業數據采集采用RTK作業，這就需要在外業手簿中建立CGCS2000到1980西安坐標系的轉換關系。

4.1轉換方案

考慮到參與確權項目的一些作業人員欠缺RTK方面的熟練操作技能。如果在儀器手簿中設置多個文件，由于CGCS2000和1980西安坐標系同一帶的高斯投影坐標數值在測區相差約110m，較為接近，容易導致現場放樣錯誤和內業數據導出錯誤。經過多次試驗及優化，我們制定了以下方案：

（1）利用TGO軟件建立WGS-84（實際應用中同于CGCS2000）到1980西安坐標系的轉換關系，導人手簿中，用于外業現場放樣和采集數據。

（2）內業統一導出WGS-84坐標，同于CGCS2000坐標。

（3）應用TGO軟件建立基于WGS84坐標系的當地投影項目，對CGCS2000大地坐標進行投影正算。

4.2轉換實施

在此，以獲取的某條征地邊界界址點（1980西安坐標）到現場應用Trimble的R8RTK進行實地放樣為例進行說明：

（1）應用TGO軟件建立轉換關系。①在TGO中新建一個項目，通過“項目屬性”一“坐標系統設置”選擇坐標系統和投影帶，限于篇幅，對于應用“坐標系統管理器（Coordi-nate System Manager）”新建坐標系統及當地投影，請參考TGO相關培訓資料。②“導人”與“導出”格式編輯，通過“文件”一“導人”打開“導人”選擇卡，通過其“自定義”區新建導人的格式。通常建立南方CASS及WGS-84文本文件格式。

南方CASS格式：[名稱]，[要素代碼]，[東坐標]，[北坐標]，[高程]

WGS-84文本格式：[名稱]，[要素代碼】，[WGS緯度]，[WGS經度]，[WGS高程]

同理，在“導出”選項卡自定義導出格式，建議格式與“導入”相同。

③導入計算七參數的公共點的CGCS2000坐標和1980西安坐標，應用“測量"-"GPS點校正…”功能進行點校正。本項目中“基準轉換”選擇“七參數”。如果比例尺，殘差等項滿足應用要求時點擊“確認”保存校正信息。保存校正信息后，可以刪除所有的公共點。

（2）導人界址點坐標（1980西安坐標）。完成點校正后，把需要放樣的界址點坐標（1980西安坐標）編輯成南方CASS格式，然后導人到新建的轉換項目中。

（3）導出CGCS2000坐標及作業文件。通過“文件”-“導出”選項卡“測量”區導出RTK設備軟件文件，本項目導出的是Survey Controller文件（*dc），把此文件導人到RTK作業手簿中，應用其中的放樣功能即可進行放樣作業。還可導出CGCS2000坐標，通過投影轉換成高斯坐標后，導人到相應的加載確權光柵影像DWG文件中察看邊界情況。

結束語

通過本項目的坐標轉換工作，筆者認為，在縣域范圍內，如果控制點覆蓋較為均勻，應用四參數和七參數轉換的結果均可滿足項目要求，但應用七參數轉換的結果要優于使用四參數的結果，如果控制點足夠，盡量應用七參數進行轉換。不管是圖件坐標轉換還是數據坐標轉換，都要應用其他軟件或其他方式進行檢核驗證，防止出錯。

通過本項目的實踐，以下幾個關鍵環節需要特別注意：

（1）從專題數據庫中導出的DWG文件時不要漏掉關鍵要素。

（2）從專題數據庫中導出的DWG文件，用CASS打開并設定比例尺后，均勻選取該圖的特征點，如線的明顯拐點，區域的角點等，讀取坐標并與原數據庫內的坐標進行對比。

（3）選取公共點之外的某個控制點作為轉換檢核用點，每次轉換都要進行檢核。

通過本項目的實踐，我們認為這種坐標轉換方案流程簡單，易掌握，可以有效提升工作效率。