农村土地承包经营权确权登记颁证工作中的一种坐标转换方案

王清华

摘要：现阶段农村土地承包经营权确权登记颁证工作采用的是2000国家大地坐标系，权属调查中的承包地块调查内容包含土地用途、地力等级、利用类型和是否基本农田等信息，这些信息资料需要从当地国土、林业等相关部门收集。这些信息资料通常多以数据库、电子图件、电子表格等形式存在，其中涉及的坐标系通常为1954年北京坐标系或1980西安坐标系。如何把收集的资料中的坐标转换成CGCS2000坐标就成为非常紧迫和十分重要的任务。但是，从2009年开展农村土地承包经营权确权登记颁证工作试点至今，针对这项工作的图件及数据坐标转换的研究较少。针对此问题，本文从实际应用出发，以山西省某县为例，首先通过对比两种坐标转换方法的转换结果，确定了在县域范围内采用七参数法，接着又提出了一种应用南方CASS及TGO等软件对图件及数据进行坐标转换的方案，并通过实践验证了该方案的正确性和可行性，这种坐标转换方案流程简单，易掌握，可以有效提升工作效率。本文还对本项工作中涉及坐标转换的关键环节提出了注意事项。

关键词土地承包经营权；坐标转换；CGCS2000；布尔莎模型；四参数；七参数；CASS；TGO

引言

《农村土地承包经营权确权登记调查规程》（NY/T2537-2014）明确指出，农村土地承包经营权调查采用2000国家大地坐标系（CGCS2000，即China Geodetic CoordinateSystem 2000）。

在农村土地承包经营权确权登记颁证工作中，权属调查是核心环节之一。权属调查中的承包地块调查内容包含土地用途、地力等级、利用类型和是否基本农田等信息，这些信息资料需要从当地国土、林业等相关部门收集。这些信息资料通常多以数据库、电子图件、电子表格等形式存在，其中涉及的坐标系通常为1954年北京坐标系或1980西安坐标系。

如何把收集的资料中的坐标转换成CGCS2000坐标就成为非常紧迫和十分重要的任务。

对于图件坐标转换、数据的坐标转换，国内外同行在基础理论、转换模型、实际应用等方面都进行过深入研究。但是，从2009年开展农村土地承包经营权确权登记颁证工作试点至今，针对这项工作的图件及数据坐标转换的研究较少。针对此问题，本文从实际应用出发，以山西省某縣为例，首先通过对比两种坐标转换方法的转换结果，确定了在县域范围内采用七参数法，接着又提出了一种应用南方CASS及TGO（Trimble Geomatics Office，以下简称TGO）等软件对图件及数据进行坐标转换的方案，并通过实践验证了该方案的正确性和可行性，本文还对本项工作中涉及坐标转换的关键环节提出了注意事项。

1.已有资料情况

山西省某县位于山西省境东北部，属土石山区，山峦重叠，地形复杂。我院作为中标单位承担了该县农村土地承包经营权确权登记颁证项目中的承包地块调查及相关数据库建设工作。

在该项工作开展伊始，我们从该县国土部门收集到了应用GIS软件建立的农村集体土地所有权确权登记发证数据库、基本农田保护区定界数据库资料。这些数据库的坐标系统均为1980西安坐标系。通过该县农业部门从当地测绘主管部门获取了该县域的D级GPS控制点资料。这些D级GPS控制点资料有CGCS2000坐标、1980西安坐标及当地独立坐标，其分布图见图1。

本项目采用的数字正摄影像（DOM）由市农村土地承包管理部门统一采购分发。为2000国家大地坐标系，高斯投影，采用标准分幅的TIFF格式文件。同时还提供了将TIFF文件作为光栅影像的基于2000国家大地坐标系，高斯投影的标准分幅的DWG格式文件。

在这里需要说明的是，CGCS2000和WGS-84（G1150）是相容的，在坐标系的实现精度范围内CGCS2000和WGS-84（G1150）坐标是一致的，具体请查阅参考文献。因此，在本项目坐标数据的实际应用中，我们将CGCS2000坐标视为WGS-84坐标。

2.项目实施方案

依据《农村土地承包经营权确权登记调查规程》（NY/T2537-2014），农业部和地方的相关规定，以二轮承包的发包方为基础，划分调查单元，查清发包方、承包方的主体名称，发包方负责人和承包方代表的姓名、地址、承包方土地承包经营权权属等信息；查清承包地块的名称、面积、四至、空间位置、土地用途等信息，完成土地承包经营权的确权调查、承包地块属性调查和测量工作。

承包地块的界址测量采用组合法，即以图解法为基础，辅以实测法进行补充调查确定界址点坐标。根据要求，采用组合法作业时应分别满足相应方法的精度指标。

本项目承包地块调查测量的基本比例尺为1：2000，实测法执行二级界址点精度。

3.图件坐标转换

3.1转换方案

由于本项目采用的数据编辑及入库软件是基于Auto-CAD2012平台的开发的，农业部门提供的DWG格式的文件可以直接打开进行矢量化操作，无须进行格式转换。为了文件格式统一，方便数据编辑及入库操作，需要对收集到的已有专题数据库成果进行格式及坐标转换。由于涉及数据安全，成果保密等原因，不允许在原有数据库进行坐标转换。因此只能导出需求数据再进行坐标转换。拟定的方案如下。

（1）从专题数据库中选取本项目可以利用的数据要素，如农村集体土地所有权确权登记数据库中的各类权属界线，基本农田保护区定界数据库中的边界线等，导出为DWG格式文件。

（2）对DWG格式的矢量图，应用南方CASS的坐标转换功能进行坐标转换。

（3）应用TGO，“空间数据处理系统”等软件对方案进行验证。

目前完成不同空间大地直角坐标系的转换可采用三参数法、四参数法、七参数法、多项式逼近法等。通常，经典的坐标转换多采用四参数法和七参数法，四参数法多用于局部小范围内的工程测量项目。大范围的测绘项目多用七参数法，最常用的七参数模型是布尔莎模型。四参数法属于两维坐标转换，对于三维坐标，需将坐标通过投影变换得到平面坐标再计算转换参数，公式见式（1）。

对转换成目标坐标系的空间直角坐标进行高斯正算得到高斯平面直角坐标。

我们知道求取目标测区的转换参数通常需要控制点覆盖测区。本项目测区东西约80km，南北约70km，县域边缘区域为高山山地，控制点布设困难，且涉及的确权耕地很少，我们拟定的方案为，选取测区分布较为均匀的控制点求取参数进行图件及数据转换。这里就涉及到利用这些控制点求取的参数转换区域边缘点位的精度能否满足本项目技术要求的问题。鉴于此，我们采用相似区域验证的办法来分析参数能满足本项目技术要求的问题，即在测区中部区域设立一个试验测区（30kmx30kin），利用覆盖此试验测区的控制点求算转换参数，然后利用这些参数对临近县界的控制点的成果进行转换，然后进行比较分析。由于不同文献中对于测区的“大”和“小”有不同的说法，本次我们先采用四参数进行转换，然后再采用七参数进行转换。具体的步骤为，选取该试验测区的2个距离较远的点求取四参数，选取分布于该独立测区的6个点求取七参数（布尔莎模型）。点位分布如图2所示。

求四参选取的2个点为WJGC、XKCU，这两点相距25km，求七参选取的6个点为WJGC、XKCU、DAWC、DCZH、WNCU、YZHC用于比对的6个验证点为DACG、TUHG、DP-ZH、ZJZH、YCCU、MUGZ。

把这些点对应的1980西安坐标和CGCS2000坐标编辑成数据文件，应用CASS的“地物编辑”一“坐标转换”功能进行参数的计算及验证点数据文件的坐标转换。

本次把验证点已知成果与1980年西安坐标转换成2000国家大地坐标进行比较，结果如表3所示。

由比较结果可知：1.验证点已知成果与转换后成果差异非常小，最大的较差为0.002m，其中TUHG点距离试验区最近点约31km，大于WJGC，XKCU的距离；2.利用四参数的转换结果和利用七参数的转换结果差异非常小。我们又采用了其他两种软件对以上数据进行了验证，结果一致。

本次收集到D级控制点基本覆盖县域，点距县域边界最远的约15kin，根据试验区的较差结果，我们认为利用覆盖测区的控制点求取的转换参数，完全能满足本项目技术要求。

因此我们重新选取测区的控制点求取转换参数。求四参选取的2个点为YCCU、DACG，求七参选取的9个点为YCCU、DACG、BLAN、13ZH、MXSH、TUHG、YJZH、ZHJC、ZJ-ZH用于比对的6个点为BGHK、HTUZ、MUGZ、XKCU、XLUK、YBCU。结果见表4。

验证点已知成果与转换后成果差异非常小，最大的较差为0.001m，可以认为四参的转换结果与七参的转换结果是一致的。我们又采用了其他两种软件对以上数据进行了验证，结果一致。

由于作业区域为整个县域，范围较大，涉及两个椭球间的转换，七参数布尔莎模型是比较严密且常用的方法，因此本项目我们决定采用七参数布尔莎模型进行相关数据的转换。

3.2图件转换实施

将本项目所需的农村集体土地所有权确权登记发证数据库、基本农田保护区定界数据库中的数据要素导出DWG格式文件，利用南方CASS软件进行坐标转换。

具体的转换步骤如下：

（1）对导出的DWG格式的图进行预处理。首先进行完整性检查，检查是否有漏导出的点、线、面。然后处理图层，根据拟定的方案，把这些数据要素放在指定的图层上。最后确定图层处于可编辑状态，不要关闭，冻结或是锁定图层。

（2）在DWG里添加网格。应用“绘图处理”一“图幅网格（指定长宽）”添加覆盖图形要素的方格网，并导出方格网外围的四个角点坐标，作数据检核用。

（3）编辑求参数用的公共点文件。文件为TXT格式的文本文件，数据格式为：

①文件内每一行代表一个点分别在当前坐标系和目标坐标系的平面直角坐标，顺序为y（东坐标），x（北坐标），h（高程）。本项目中当前坐标系为1980西安坐标系，目标坐标系为2000国家大地坐标系，由于仅涉及相关椭球高斯投影平面坐标的转换，高程均置零处理，两组坐标中间用“：”隔开。

②每个点y坐标，z坐标，高程的单位均是“米”。

③所有的标点符号都需要在输入法为西文的状态下录入。

（4）計算七参数。通过“地物编辑”-“坐标转换”菜单打开“坐标转换”界面，通过“读人公共点文件”把编辑好的公共点文件读人。此时应注意检查坐标是否是按软件要求的格式导人。然后设置“七参数”转换的参数项，选择“转换前”坐标系（即当前坐标系）和“转换后”坐标系（即目标坐标系），选择“分带类型”，然后准确录入“所在带号”和“中央子午线”，如果不知“分带类型”，可以选择“未知度带”，如果不知“所在带号”，可以空着。设置完以上参数项后，点击“计算转换七参数”进行参数计算。同时可以在“命令行”察看“七参数残差”“东坐标最大误差”“北坐标最大误差”“高程最大误差”。

（5）转换图形。通过察看各种残差，确认满足本项目需求后。在“坐标转换”选项卡“转换方式”区选择“图形”项，点击“使用七参数转换”，然后选择需要转换的图形并确认即可。

（6）数据验证。导出方格网外围的四个角点坐标。应用TGO，“空间数据处理系统”等软件，利用公共点坐标计算转换参数后，对转换前导出的网格点坐标进行坐标转换，导出新的坐标，与用南方CASS转换的坐标进行对比。以TGO为例，首先应用TGO软件的GPS点校正功能建立CGCS2000到1980西安坐标系的转换关系；然后导人坐标为1980西安坐标的4个角点坐标数据文件，导出CGCS2000坐标，进行坐标正算后与CASS转换后的角点坐标进行比较。

经比较，本项目中利用CASS的七参数的转换结果与应用TGO，“空间数据处理系统”转换结果一致。

4.数据坐标转换

根据本项目的技术要求，需要提交CGCS2000坐标，当地中央子午线的高斯投影成果。但是在确权过程中，涉及到一些征地边界与确权目标边界不清，指界困难的情况，需要现场放样征地边界，由相关方进行确认。由于征地材料中为1980西安坐标，本项目外业数据采集采用RTK作业，这就需要在外业手簿中建立CGCS2000到1980西安坐标系的转换关系。

4.1转换方案

考虑到参与确权项目的一些作业人员欠缺RTK方面的熟练操作技能。如果在仪器手簿中设置多个文件，由于CGCS2000和1980西安坐标系同一带的高斯投影坐标数值在测区相差约110m，较为接近，容易导致现场放样错误和内业数据导出错误。经过多次试验及优化，我们制定了以下方案：

（1）利用TGO软件建立WGS-84（实际应用中同于CGCS2000）到1980西安坐标系的转换关系，导人手簿中，用于外业现场放样和采集数据。

（2）内业统一导出WGS-84坐标，同于CGCS2000坐标。

（3）应用TGO软件建立基于WGS84坐标系的当地投影项目，对CGCS2000大地坐标进行投影正算。

4.2转换实施

在此，以获取的某条征地边界界址点（1980西安坐标）到现场应用Trimble的R8RTK进行实地放样为例进行说明：

（1）应用TGO软件建立转换关系。①在TGO中新建一个项目，通过“项目属性”一“坐标系统设置”选择坐标系统和投影带，限于篇幅，对于应用“坐标系统管理器（Coordi-nate System Manager）”新建坐标系统及当地投影，请参考TGO相关培训资料。②“导人”与“导出”格式编辑，通过“文件”一“导人”打开“导人”选择卡，通过其“自定义”区新建导人的格式。通常建立南方CASS及WGS-84文本文件格式。

南方CASS格式：[名称]，[要素代码]，[东坐标]，[北坐标]，[高程]

WGS-84文本格式：[名称]，[要素代码】，[WGS纬度]，[WGS经度]，[WGS高程]

同理，在“导出”选项卡自定义导出格式，建议格式与“导入”相同。

③导入计算七参数的公共点的CGCS2000坐标和1980西安坐标，应用“测量"-"GPS点校正…”功能进行点校正。本项目中“基准转换”选择“七参数”。如果比例尺，残差等项满足应用要求时点击“确认”保存校正信息。保存校正信息后，可以删除所有的公共点。

（2）导人界址点坐标（1980西安坐标）。完成点校正后，把需要放样的界址点坐标（1980西安坐标）编辑成南方CASS格式，然后导人到新建的转换项目中。

（3）导出CGCS2000坐标及作业文件。通过“文件”-“导出”选项卡“测量”区导出RTK设备软件文件，本项目导出的是Survey Controller文件（*dc），把此文件导人到RTK作业手簿中，应用其中的放样功能即可进行放样作业。还可导出CGCS2000坐標，通过投影转换成高斯坐标后，导人到相应的加载确权光栅影像DWG文件中察看边界情况。

结束语

通过本项目的坐标转换工作，笔者认为，在县域范围内，如果控制点覆盖较为均匀，应用四参数和七参数转换的结果均可满足项目要求，但应用七参数转换的结果要优于使用四参数的结果，如果控制点足够，尽量应用七参数进行转换。不管是图件坐标转换还是数据坐标转换，都要应用其他软件或其他方式进行检核验证，防止出错。

通过本项目的实践，以下几个关键环节需要特别注意：

（1）从专题数据库中导出的DWG文件时不要漏掉关键要素。

（2）从专题数据库中导出的DWG文件，用CASS打开并设定比例尺后，均匀选取该图的特征点，如线的明显拐点，区域的角点等，读取坐标并与原数据库内的坐标进行对比。

（3）选取公共点之外的某个控制点作为转换检核用点，每次转换都要进行检核。

通过本项目的实践，我们认为这种坐标转换方案流程简单，易掌握，可以有效提升工作效率。