云浮市存量測繪地理信息數據轉換至CGCS2000的應用研究

陳東東

摘 要：集三維、地心、動態、本土、高精度等特點于一體的CGCS2000坐標基準，是我國現代化測繪基準體系建設的重要組成部分，存量數據向CGCS2000坐標基準的統一意義深遠。以云浮市為例，為確保坐標轉換參數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測已有C級GNSS點，選取了二維七參數轉換模型，建立了1954年北京坐標系和1980西安坐標系與2000國家大地坐標的轉換關系。實踐驗證了方案的可行性，實現了從地方坐標到CGCS2000坐標系的統一。

關鍵詞：存量數據;參數轉換;CGCS2000;精度評估

中圖分類號：P226.3文獻標識碼：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國家大地坐標系（China Geodetic Coordinate System 2000，CGCS2000）是我國自主建立、適應現代空間技術發展趨勢的地心坐標系，可以大幅度提高點位表達的準確性，并且可以快速獲取精確的三維地心坐標，有利于采用現代空間技術對坐標系進行維護和快速更新，測定高精度大地控制點三維坐標，并提高測圖工作效率[1-2]。目前，有些地方仍采用1980西安坐標系，甚至是1954北京坐標系[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“應用需要、應轉盡轉”的原則，需要將相關測繪地理信息數據成果轉換至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年北京坐標系、1980西安坐標系和2000國家大地坐標系成果。56個C級GPS控制點經現場踏勘，發現已有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點與新埋設的24個C級控制點進行聯測，并在1980西安坐標系和1954年北京坐標系控制網的平差計算中使用了6個已有C級GPS點作為起算點。同時，以廣東省連續運行衛星定位服務系統的9個基站點作為2000國家大地坐標系平面直角坐標的起算點。從廣東省國土資源檔案館取得了云浮市及周邊城鎮三等水準點10個，作為全球導航衛星系統（Global Navigation Satellite System，GNSS）網高程擬合聯測起算點。

2 技術路線

2000國家大地坐標系控制網建設以測區內及周邊滿足要求的C級及以上等級的GPS控制點標石為基礎，通過適當增補形成一個均勻覆蓋云浮市轄區的C級平面控制網。根據市境內原有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），按照相關技術要求，需要布設覆蓋整個云浮市范圍的C級控制網點。以廣東省連續運行衛星定位服務系統作為起算依據，在2000國家大地坐標系下進行約束平差，求取云浮市C級GNSS控制網2000國家大地坐標系的平面直角坐標;以原有的6個C級點作為起算依據，分別在1954年北京坐標系以及1980西安坐標系下進行約束平差，求取控制點的1954年北京坐標系的平面直角坐標和1980西安坐標系的平面直角坐標，用于坐標轉換參數的計算。最后，利用控制網成果求取全市統一的1954年北京坐標系至2000國家大地坐標系轉換參數以及1980西安坐標系至2000國家大地坐標系轉換參數，通過坐標轉換軟件系統對全市測繪地理信息存量數據進行坐標轉換。

3 轉換模型的確定

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

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

4 轉換參數計算

用所確定的重合點坐標，根據坐標轉換模型，利用最小二乘法計算模型參數[4-5]。首先，進行剔除粗差點的工作：用所有點求取轉換參數，計算轉換殘差，刪除點位殘差大于3倍中誤差的點，重新計算轉換參數及轉換殘差，重復這一過程，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換參數。

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

5 轉換參數精度評定

采用內符合精度和外符合精度評定，兩者均依據計算轉換參數的重合點殘差中誤差評估坐標轉換精度，殘差小于3倍點位中誤差的點位精度滿足要求。

本次坐標轉換參數計算檢查，主要檢查重合點選取的數量、分布情況、內符合精度和外符合精度是否符合技術設計書規定。通過檢核得出，1954年北京坐標系成果向2000國家大地坐標系轉換參數的內符合精度為±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國家大地坐標系成果向1954年北京坐標系轉換參數的內符合精度為±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西安坐標系成果向2000國家大地坐標系轉換參數的內符合精度為±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國家大地坐標系成果向1980西安坐標系轉換參數的內符合精度為±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個點作為計算轉換參數的重合點，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，檢查由轉換參數計算的點位坐標與其已知點位坐標進行比較，點位殘差中誤差均小于3倍點位中誤差，計算結果符合規范要求。

6 成果質量控制

6.1 檢查制度

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

①作業提交的成果必須經過自查互查全數檢查，并提交相應的自查記錄。

②一級檢查是在作業人員自查互檢的基礎上，對作業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%，提交檢查記錄及質量評定情況資料。

③二級檢查是在一級檢查的基礎上，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量評定資料。

6.2 檢查方法

檢查分控制網檢查和坐標轉換參數計算檢查。

①控制網檢查：主要檢查其點位質量和外業觀測質量以及控制點計算資料。實地查看點位布設情況、點位觀測條件情況、地質條件情況、穩定性情況、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;現場對埋設標石尺寸、整飾情況進行檢查。控制網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坐標轉換參數計算檢查：主要檢查是否按重合點原則選擇重合點，采用內符合精度和外符合精度進行評定，依據計算轉換參數的重合點殘差中誤差評估坐標轉換精度，殘差是否滿足小于3倍點位中誤差的點位精度要求。

7 結語

云浮市國家2000坐標大地測量控制網建設及數據轉換達到了預期的目標，C級GNSS控制網成果精度較好，平差后各項精度指標符合規范要求，1954年北京坐標系向2000國家大地坐標系轉換參數及1980西安坐標系向2000國家大地坐標系轉換參數精度較好，可作為測繪地理信息存量數據向2000國家大地坐標系轉換之用。

參考文獻：

[1]廖震宇.原有測繪基準向CGCS2000統一的方法研究和實現[J].測繪地理信息，2016（4）：40-44.

[2]楊燕，曹起銅，朱層層.國土資源空間數據2000國家大地坐標系轉換的質量控制[J].地礦測繪，2018（4）：38-40.

[3]房雪玲，鄧斌.存量數據坐標基準統一至CGCS2000中常見問題的思考[J].城市勘測，2020（2）：125-127.

[4]鄭燦輝，李帥，曲平，等.國土資源空間數據2000國家大地坐標系轉換技術方案探討：以西藏自治區為例[J].測繪與空間地理信息，2020（1）：211-213.

[5]鄧鵬琦，陳雅涓.現有地理信息成果坐標系統向CGCS2000坐標轉換的應用研究[J].城市勘測，2020（2）：117-120，124.