不动产测绘数据空间基准的研究

曾艳艳，朱照荣，张凤录，陈廷武

(北京市测绘设计研究院，北京100038)

一、引 言

随着《不动产登记暂定条例》的出台，我国的不动产登记工作逐步展开。然而不动产的统一登记是一项十分艰巨的系统工程，要做到登记机构、登记簿册、登记依据和信息平台“四统一”［1］，建立统一的不动产登记信息管理基础平台和不动产登记信息公开查询系统，就必须建立在不动产测绘的基础之上。因此不动产测绘在不动产登记过程中起着重要的作用。但目前不动产测绘还存在着很多技术问题，例如:统一的空间基准问题。不动产登记在各个时期形成的测绘数据空间基准与当时的国家坐标系统相关，包括1954北京坐标系、1980西安坐标系和各地城市独立坐标系［2］等。2008年，国家正式启用CGCS2000坐标系。如何充分利用早期成果数据，实现各坐标系统间的无缝统一，是不动产测绘成果大范围推广应用的基础。因此对于不动产测绘数据空间基准技术的研究具有重要的科研意义和实用意义。

本文给出了解决不动产测绘数据空间基准技术问题的实施方案，并通过算例验证了Bursa七参数法满足精度要求，可应用于不动产测绘数据空间基准的统一。

二、统一空间基准的关键技术

不动产测绘空间基准的研究主要涉及技术调研、现有资料整理和内容对比分析、坐标转换方法研究、试验数据验证、软件开发以及编写空间基准转换技术规定等内容，具体技术路线如图1所示，下面详细介绍几个重要组成部分。

1．现有资料整理，选择控制点

首先收集不动产(土地、房屋、草原、林地、海域等)相关国家行业标准和我国各个省市数据，对不同坐标系下的控制数据进行整理和归类;然后对不同等级、不同精度、不同测绘基准的控制测量数据进行对比分析，选择分布均匀、精度匹配的不动产测绘控制数据。

2．坐标转换方法研究

不动产测绘空间基准统一的关键技术是坐标转换方法的研究，精确的坐标转换方法可减少数据的损失，实现各个坐标系统间的无缝统一。坐标转换方法的研究主要包括以下内容:

首先应该确定不动产测绘的范围;其次应考虑是整体还是分区转换，如果是分区转换应考虑分区接边的精度。

然后是转换模型的选择。不动产测绘含土地、房屋、草原、林地、海域等方面，由于这些测绘资料属于不同部门和不同领域，因此，对资料的精度要求也不同，形成了多种精度的测绘资料成果。在研究坐标转换模型时采用“就高不就低”的原则，将精度不高的资料统一到同一个精度标准，建立一个无精度损失的转换模型。特别是要解决城市大比例尺数据的坐标转换精度问题。

最后是转换方式的研究。同一测绘基准下的大地坐标和平面直角坐标相互转换及其换带计算;不同测绘基准下的坐标之间相互转换。

3．试验数据验证

利用上述研究方法，在示范地区选取试验数据，进行不动产测绘数据测绘基准下的坐标之间相互转换的应用示范，验证研究成果的科学性和可行性。

4．坐标转换系统软件开发

软件需要实现不同参心系与2000国家大地坐标系的相互转换，转换方式包括单点转换、批量处理转换以及图形转换。加入加密授权功能，由各地独立坐标系管理部门封装转换参数，在保密的前提下可以达到坐标转换的目的。软件应界面友好、功能齐全、使用方便、规范化、模块化，软件研发完成后进行严格的测试。

5．空间基准技术规定编写

技术规定中要明确数据格式和数据精度的要求，对控制测量数据进行对比分析。研究数据的剔除要求，对不同等级、不同精度、不同测绘基准的控制测量数据进行研究，对分布不均匀、精度匹配不好的不动产测绘控制数据进行剔除。研究坐标转换重合点的选择和坐标转换模型的选择，进行精度评估与检核。在此基础上编制完成技术规定。

图1 不动产测绘数据空间基准技术研究实施路线

三、算例分析

实现不动产测绘数据空间基准统一的关键技术是转换模型的选择。目前，转换模型主要包括Bursa七参数法、四参数法、多项式拟合法和九参数法［3］。下面以Bursa七参数方法为例，来分析七参数转换模型在不动产测绘中的应用。

Bursa七参数转换模型为

本试验采取如图2所示的一组控制点(10个)，分别具有BJ54坐标和国家2000坐标，根据分布均匀和图形强度高的原则［4］，在此选择3、6、7、8、10号点作为求解七参数的控制点，然后通过重合点残差(转换坐标和原坐标之差)和协方差来评价其精度，进而根据所求七参数，求解其余点(1、2、4、5、9)的国家2000坐标，求其残差，作为外部检核的精度。具体步骤如下:

图2 点位分布图

1)基于3、6、7、8、10号点的两套坐标和公式(1)可构建误差方程V=Bx－l，其中:BJ54为原坐标，记为( X1，Y1，Z1);国家2000坐标为目标坐标，记为( X2，Y2，Z2);V为公共点上观测量l的改正数，B是由BJ54坐标组成的系数矩阵，x为待求的七参数x= [ΔX0ΔY0ΔZ0εXεYεZk]T。

2)基于最小二乘法，可求出七参数x=( BTB )－1BTl。

3)求出单位权方差和七个参数的协方差，结果如表1所示，采用公式为

式中，n为观测个数，在此为15;m为待求参数，对Bursa七参数来说，m=7。

表1 七参数精度

4)利用步骤2)计算的七参数和重合点(3、6、 7、8、10)的BJ54坐标，可求出国家2000坐标，然后和已知2000坐标相减，求其残差。如表2所示。

表2 重合点残差 cm

5)利用七参数和检核点(1、2、4、5、9)的BJ54坐标，求出国家2000坐标，然后和检核点的已知2000坐标相减，求其残差，如表3所示。

表3 外部检核点的残差 cm

由表1和表2可知，七参数模型的单位权矩阵在厘米量级，重合点残差在3个方向(X，Y，Z)上的量级都在1．5 cm以内，从表3可知，外部检核点的残差最大值为2．1 cm左右。这说明Bursa七参数坐标转换模型有足够的精度保证，可很好地适用于不动产测绘基础数据空间基准的统一。

四、结 论

本文详细论述了不动产测绘空间基准统一实现的技术，主要包括控制点的选择、坐标转换方法的研究，特别是转换模型的研究。然后使用具有两套坐标(BJ54坐标和国家2000坐标)的重合点，讨论了Bursa七参数在坐标转换中的应用，可得出结论:Bursa七参数有足够的精度去保证坐标转换间的无缝统一，可应用于不动产测绘基础数据空间基准的统一。

［1］ 赖俊峰．不动产登记档案集约化管理［J］．中国档案，2014(2):50-51．

［2］ 郭充．面向CGCS2000的格网坐标转换方法及应用研究［D］．郑州:信息工程大学，2009．

［3］ 中华人民共和国住房和城乡建设部．CJJ/T 73—2010卫星定位城市测量技术规范［S］．北京:中国建筑工业出版社，2010．