国土资源空间数据2000坐标系转换方法研究——以河南省为例

陈 娜，黄 琰，纪晓东

（1.郑州测绘学校；2.河南省国土资源电子政务中心，郑州 450016）

随着社会的进步，国民经济建设、国防建设以及科学研究等对国家大地坐标系提出了更高的要求，迫切需要采用原点位于地球质量中心的坐标系统作为国家大地坐标系[1]。因此，根据国土资源部统一部署，2018年7月1日起将全面启用2000国家大地坐标系。

目前，河南省国土资源数据形式主要包括文件数据、矢量数据和栅格数据。由于坐标转换精度要求较高，按照要求需保持上下数据的一致性，并且确保转换后不走样，内容不丢失。在2000国家大地坐标系转换过程中使用传统的四参数、七参数等转换模型只能适合小区域的转换（大约一个县的范围），若采用此模型分县转换后，原本接好边的数据，转换后会出现县与县不接边、省与省不接边，出现缝隙或重叠。本文根据实际工作，研究将国土资源数据转向CGCS2000的转换工作流程及方法。

1 坐标系转换需求分析

1.1 国土行业常用几类坐标系

1.1.1 北京54坐标系

北京54坐标系是我国20世纪50年代在天文大地网建立初期为加速社会主义建设建立的坐标系[2]。北京54坐标系为参心大地坐标系，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。北京54坐标在河南省国土系统内使用范围是少部分地质矿产类数据。

1.1.2 西安80坐标系

西安80坐标系的参考椭球采用1975IU-GG/IAG第16届国际大会推荐的地球参数（简称IAG-75椭球），西安80坐标系是参心坐标系[3]。西安80坐标系在河南省国土系统内使用范围是基础地理数据、土地类、地质环境等。

1.1.3 独立坐标系

独立坐标系是独立设置的直角坐标系。由于河南省部分县有跨带问题，为了达到测量精度，个别市县测量数据为独立坐标系。

1.2 国土资源空间数据的内容

“十二五”以来，通过国土资源大调查、第二次全国土地调查、天地图和数字国土工程、金土工程等工作，人们积累了大量数据，基本建成了河南省级国土资源遥感监测“一张图”核心数据库。河南省形成了覆盖全省的遥感影像、土地利用现状、基础地质、矿产地、自然保护区等基础现状数据；形成了覆盖全省、贯穿各级的土地利用总体规划、土地整治规划、矿产资源规划等规划类数据库；建立了包括建设用地项目用地预审、建设项目用地审批、土地征收、土地供应项目及其开发利用、城乡建设用地增减挂钩、勘查开采登记数据、矿产资源储量等22类，涵盖省、市、县三级的国土资源管理类数据，数据容量达到32 T。

1.3 坐标转换的几种业务背景

在全面梳理支撑国土资源日常管理工作的各类数据的基础上，按照国土资源部相关技术要求，河南省结合本省实际，确定转换模型与技术方法，完成省本级国土资源各类数据的转换。市县局根据省厅转换后的数据，通过技术处理实现县级库的转换。省本级及市、县级工作流程如图1所示。

2 坐标系转换方法流程

2.1 2000坐标系转换的基本原理

2.1.1 相对独立坐标系转换

利用独立坐标系和2000国家大地坐标系重合点坐标，计算转换参数，选取适当的转换模型，在软件的支持下完成相对独立的平面直角坐标系下的文件形式空间数据到2000国家大地坐标系的转换。

图1 省本级及市、县级工作流程

2.1.2 重合点选取或布设

人们应尽量选取独立坐标系基础控制网的起算点及高精度控制点作为重合点。若在独立坐标系允许情况下，可选取城市周围国家高精度控制点作为重合点。一般情况，重合点要分布均匀，且包围城市区域。选定部分均匀分布的重合点作为外部检核点，对坐标转换精度进行检核。重合点选取不少于5个重合点，外部检核点不少于5个。

2.1.3 转换模型选取

独立坐标系与国家坐标系中央子午线相同时，采用四参数模型独立坐标可直接转换2000国家大地坐标系[4]；当重合点较多时，选用多项式模型转换精度相对较高，当重合点较少时，选用平面四参数模型。独立坐标与2000国家大地坐标系坐标中央子午线不一致时，首先统一重合点坐标的中央子午线，然后再转换。

2.1.4 北京54坐标系的转换

采用北京54坐标系的数据，需先利用54转80的转换模型参数转换到西安80坐标系，然后再转换到2000国家大地坐标系。

2.2 不同的数据形式的转换方法

国土资源数据以空间数据库或管理单元进行存放。其存储方式不同，转换到2000国家大地坐标系下方法有所不同。为保证数据转换精度，不同的数据形式采用的方法不同。

2.2.1 文件形式转换方法

首先获取西安80坐标系各要素的坐标，逐点计算其2000国家大地坐标系下各要素的坐标。将2000国家大地坐标系下各要素的坐标写回原要素，通过添加2000国家大地坐标系下新的方里格网层，删除原图幅结合表数据层，检查数据并进行拓扑重建。然后在元数据中，增加2000国家大地坐标系下4个图廓角点坐标，以及椭球长半径、椭球扁率、所采用的大地基准和产品更新日期。

2.2.2 空间数据库形式转换方法

用ArcSDE连接后台数据库（可以是Oracle或Geodatabase），加载1:1万DLG空间数据库中每个要素类，读取各要素西安80坐标系坐标，逐点计算2000国家大地坐标系下各要素坐标，将2000国家大地坐标系下的要素存储到空间数据库中新建的要素类[5]，具体方法如下。

新建一个与原要素类结构相同的新要素类；获取各要素西安80坐标系坐标，逐点计算2000国家大地坐标系下各要素的坐标，将2000国家大地坐标系下要素写入新建要素类，通过添加2000国家大地坐标系下新的图幅结合表数据层，删除原图幅结合表数据层，最后更新相关字段属性值。

2.2.3 DOM数据转换方法

获取西安80坐标系分景DOM影像数据坐标范围，可依据区域大小、区域形状、精度要求高低等技术参数均匀内插部分控制点（5 km），计算其2000国家大地坐标系下的坐标[6]。用西安80坐标系及2000国家大地坐标系下坐标，通过工具软件进行空间定位，完成栅格数据的转换。在元数据中增加2000国家大地坐标系坐标范围，以及椭球长半径、椭球扁率、所采用的大地基准和产品更新日期。

3 结语

对需要与部级衔接的数据库转换后，为在数据精度上保持上下一致性，使用配发的改正量进行转换，特别注意的是县级行政界线（或县级调查界线）要求保持上下级数据库空间位置严格一致，其他要素同名地物点上下级数据库空间位置误差不超过0.05 m。利用本文所述方法对不同坐标系统下的平面坐标进行转换，满足了数据精度要求，该方法并在全省得到推广。

1 周珺婕，林冬孝，刘 多.海南省地方坐标到国家2000坐标转换方法研究[J].测绘与空间地理信息，2014，37（11）：33-35.

2 贾雷晓，李志超.北京54与西安80两种坐标转换方法研究[J].山西建筑，2013，39（11）：203-204.

3 李海艳，赵 燕，韦立雷.电力测量80坐标与2000坐标转换的实现[J].北京测绘，2014，（4）：110-112.

4 邱 蕾，陈远鸿，杨志敏.CGCS2000坐标系统转换引起宗地面积的变化[J].城市勘测，2016，（5）：123-125.

5 李 娜，黎 波，杨志敏，等.基于ArcGIS的CGCS2000坐标转换[J].城市勘测，2016，（6）：97-99.

6 潘英英.DEM和DOM数据的80坐标至2000坐标转换的原理及代码实现[A].云南省测绘地理信息学会.云南省测绘地理信息学会2016年学术年会论文集[C].昆明：云南省测绘地理信息学会，2016.5.