云浮市存量測繪地理信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至CGCS2000的應(yīng)用研究

陳東東

摘 要：集三維、地心、動態(tài)、本土、高精度等特點于一體的CGCS2000坐標(biāo)基準(zhǔn)，是我國現(xiàn)代化測繪基準(zhǔn)體系建設(shè)的重要組成部分，存量數(shù)據(jù)向CGCS2000坐標(biāo)基準(zhǔn)的統(tǒng)一意義深遠。以云浮市為例，為確保坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)求取的符合性和正確性，加密了C級GNSS大地平面測量控制點并聯(lián)測已有C級GNSS點，選取了二維七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型，建立了1954年北京坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系與2000國家大地坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系。實踐驗證了方案的可行性，實現(xiàn)了從地方坐標(biāo)到CGCS2000坐標(biāo)系的統(tǒng)一。

關(guān)鍵詞：存量數(shù)據(jù);參數(shù)轉(zhuǎn)換;CGCS2000;精度評估

中圖分類號：P226.3文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2021）07-0129-03

Study on the Application of Converting the Stock Mapping Geographic Information Data of Yunfu City to CGCS2000

CHEN Dongdong

（Yunfu Geographic Information Center，Yunfu Guangdong 527300）

Abstract： The CGCS2000 coordinate datum， which is a three-dimensional， geocentric， dynamic， local and high-precision datum， is an important part of the construction of modern mapping datum system in China， and the unification of the stock data to CGCS2000 coordinate datum is of far-reaching significance. Taking Yunfu City as an example， in order to ensure the conformity and correctness of the coordinate conversion parameters， the C-level GNSS geodetic control points were encrypted and the existing C-level GNSS points were measured jointly， the two-dimensional seven-parameter conversion model was selected， and the conversion relationship between the 1954 Beijing coordinate system and 1980 Xi'an coordinate system and the 2000 national geodetic coordinates was established. Practice has verified the feasibility of the scheme， and has realized the unification from the local coordinates to the CGCS2000 coordinate system.

Keywords： inventory data;parameter conversion;CGCS2000;accuracy evaluation

2000國家大地坐標(biāo)系（China Geodetic Coordinate System 2000，CGCS2000）是我國自主建立、適應(yīng)現(xiàn)代空間技術(shù)發(fā)展趨勢的地心坐標(biāo)系，可以大幅度提高點位表達的準(zhǔn)確性，并且可以快速獲取精確的三維地心坐標(biāo)，有利于采用現(xiàn)代空間技術(shù)對坐標(biāo)系進行維護和快速更新，測定高精度大地控制點三維坐標(biāo)，并提高測圖工作效率[1-2]。目前，有些地方仍采用1980西安坐標(biāo)系，甚至是1954北京坐標(biāo)系[3]。為了充分利用原有的或國際上其他參考框架的測量成果和資料，按照“應(yīng)用需要、應(yīng)轉(zhuǎn)盡轉(zhuǎn)”的原則，需要將相關(guān)測繪地理信息數(shù)據(jù)成果轉(zhuǎn)換至CGCS2000。

1 已有資料利用情況

從廣東省國土資源檔案館取得了云浮市及周邊城鎮(zhèn)C級GPS控制點56個。這些C級GPS控制點同時具有1954年北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系和2000國家大地坐標(biāo)系成果。56個C級GPS控制點經(jīng)現(xiàn)場踏勘，發(fā)現(xiàn)已有10個控制點遭到不同程度破壞，最終利用了剩余的46個C級GPS點與新埋設(shè)的24個C級控制點進行聯(lián)測，并在1980西安坐標(biāo)系和1954年北京坐標(biāo)系控制網(wǎng)的平差計算中使用了6個已有C級GPS點作為起算點。同時，以廣東省連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)的9個基站點作為2000國家大地坐標(biāo)系平面直角坐標(biāo)的起算點。從廣東省國土資源檔案館取得了云浮市及周邊城鎮(zhèn)三等水準(zhǔn)點10個，作為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS）網(wǎng)高程擬合聯(lián)測起算點。

2 技術(shù)路線

2000國家大地坐標(biāo)系控制網(wǎng)建設(shè)以測區(qū)內(nèi)及周邊滿足要求的C級及以上等級的GPS控制點標(biāo)石為基礎(chǔ)，通過適當(dāng)增補形成一個均勻覆蓋云浮市轄區(qū)的C級平面控制網(wǎng)。根據(jù)市境內(nèi)原有C級GPS控制點的分布及保存情況（云浮市原有的C級控制分布不均勻，未覆蓋整個云浮市范圍），按照相關(guān)技術(shù)要求，需要布設(shè)覆蓋整個云浮市范圍的C級控制網(wǎng)點。以廣東省連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)作為起算依據(jù)，在2000國家大地坐標(biāo)系下進行約束平差，求取云浮市C級GNSS控制網(wǎng)2000國家大地坐標(biāo)系的平面直角坐標(biāo);以原有的6個C級點作為起算依據(jù)，分別在1954年北京坐標(biāo)系以及1980西安坐標(biāo)系下進行約束平差，求取控制點的1954年北京坐標(biāo)系的平面直角坐標(biāo)和1980西安坐標(biāo)系的平面直角坐標(biāo)，用于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的計算。最后，利用控制網(wǎng)成果求取全市統(tǒng)一的1954年北京坐標(biāo)系至2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)以及1980西安坐標(biāo)系至2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件系統(tǒng)對全市測繪地理信息存量數(shù)據(jù)進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

3 轉(zhuǎn)換模型的確定

利用兩種坐標(biāo)系的重合點，計算轉(zhuǎn)換參數(shù)可采用二維七參數(shù)或二維四參數(shù)模型，通過檢核點的檢核結(jié)果，選取最優(yōu)的轉(zhuǎn)換模型和參數(shù)。本文選取的32個重合點運用上述兩種參數(shù)模型分別進行計算，得出內(nèi)符合精度對比結(jié)果如表1所示，外符合精度對比結(jié)果如表2所示。

通過對兩種轉(zhuǎn)換模型進行分析，綜合考慮可得出二維七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型精度更高，故選取其作為本區(qū)域的轉(zhuǎn)換模型。

4 轉(zhuǎn)換參數(shù)計算

用所確定的重合點坐標(biāo)，根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型，利用最小二乘法計算模型參數(shù)[4-5]。首先，進行剔除粗差點的工作：用所有點求取轉(zhuǎn)換參數(shù)，計算轉(zhuǎn)換殘差，刪除點位殘差大于3倍中誤差的點，重新計算轉(zhuǎn)換參數(shù)及轉(zhuǎn)換殘差，重復(fù)這一過程，直到所有點的殘差均滿足小于3倍中誤差的要求。然后，利用剔除粗差點后的匹配點對求取轉(zhuǎn)換參數(shù)。

云浮市C級控制網(wǎng)建設(shè)成果以及70個C級GPS起算點均具有1954年北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系和2000國家大地坐標(biāo)系成果，可作為求取參數(shù)的重合點。選用二維七參數(shù)模型，根據(jù)點位及精度選取了32個點作為重合點，其余38個作為檢查點，分別求取了1954年北京坐標(biāo)系與2000國家大地坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)以及1980西安坐標(biāo)系與2000國家大地坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

5 轉(zhuǎn)換參數(shù)精度評定

采用內(nèi)符合精度和外符合精度評定，兩者均依據(jù)計算轉(zhuǎn)換參數(shù)的重合點殘差中誤差評估坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度，殘差小于3倍點位中誤差的點位精度滿足要求。

本次坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)計算檢查，主要檢查重合點選取的數(shù)量、分布情況、內(nèi)符合精度和外符合精度是否符合技術(shù)設(shè)計書規(guī)定。通過檢核得出，1954年北京坐標(biāo)系成果向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)的內(nèi)符合精度為±2.96 cm，重合點最大點位殘差為5.13 cm;外符合檢查點位中誤差為±3.01 cm，最大點位較差8.03 cm。2000國家大地坐標(biāo)系成果向1954年北京坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)的內(nèi)符合精度為±2.96 cm，重合點最大點位殘差為5.13cm;外符合檢查點位中誤差為±3.01 cm，最大點位較差8.03 cm。1980西安坐標(biāo)系成果向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)的內(nèi)符合精度為±1.80cm，重合點最大點位殘差4.78 cm;外符合檢查點位中誤差±1.93 cm，最大點位較差為5.31 cm。2000國家大地坐標(biāo)系成果向1980西安坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)的內(nèi)符合精度為±1.80 cm，重合點最大點位殘差4.78 cm;外符合檢查點位中誤差±1.93 cm，最大點位較差為5.31 cm。

本文選取了32個點作為計算轉(zhuǎn)換參數(shù)的重合點，點位分布均勻合理，重合點殘差中誤差均小于3倍點位中誤差。另外，剩下38個點作為外部檢核點，檢查由轉(zhuǎn)換參數(shù)計算的點位坐標(biāo)與其已知點位坐標(biāo)進行比較，點位殘差中誤差均小于3倍點位中誤差，計算結(jié)果符合規(guī)范要求。

6 成果質(zhì)量控制

6.1 檢查制度

為保證項目質(zhì)量和工期要求，項目嚴(yán)格控制質(zhì)量，貫徹實行“二級檢查一級驗收”制度。質(zhì)量檢查按《測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》（GB/T 24356—2009）執(zhí)行。

①作業(yè)提交的成果必須經(jīng)過自查互查全數(shù)檢查，并提交相應(yīng)的自查記錄。

②一級檢查是在作業(yè)人員自查互檢的基礎(chǔ)上，對作業(yè)提供的最終成果資料進行全面檢查，涉及野外檢查項的采用抽樣檢查，抽樣比例不低于30%，提交檢查記錄及質(zhì)量評定情況資料。

③二級檢查是在一級檢查的基礎(chǔ)上，對下一級檢查員提供的最終成果資料進行全面檢查，涉及野外檢查項的采用抽樣檢查，抽樣比例不低于10%，最終形成檢查記錄及質(zhì)量評定資料。

6.2 檢查方法

檢查分控制網(wǎng)檢查和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)計算檢查。

①控制網(wǎng)檢查：主要檢查其點位質(zhì)量和外業(yè)觀測質(zhì)量以及控制點計算資料。實地查看點位布設(shè)情況、點位觀測條件情況、地質(zhì)條件情況、穩(wěn)定性情況、永久性情況;實地對照點之記正確性，確保其點名、點號、概略位置、交通線路圖以及其他說明的正確性;現(xiàn)場對埋設(shè)標(biāo)石尺寸、整飾情況進行檢查。控制網(wǎng)抽取部分基線進行同等精度觀測，對比其基線較差和高程較差。

②坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)計算檢查：主要檢查是否按重合點原則選擇重合點，采用內(nèi)符合精度和外符合精度進行評定，依據(jù)計算轉(zhuǎn)換參數(shù)的重合點殘差中誤差評估坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度，殘差是否滿足小于3倍點位中誤差的點位精度要求。

7 結(jié)語

云浮市國家2000坐標(biāo)大地測量控制網(wǎng)建設(shè)及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換達到了預(yù)期的目標(biāo)，C級GNSS控制網(wǎng)成果精度較好，平差后各項精度指標(biāo)符合規(guī)范要求，1954年北京坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)及1980西安坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)精度較好，可作為測繪地理信息存量數(shù)據(jù)向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換之用。

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