国土资源存量数据坐标转换技术流程和问题探讨

温旭，刘立，吉渊明

(1.浙江省第一测绘院，浙江 杭州 310023； 2.浙江省测绘科学技术研究院，浙江 杭州 310023)

1 引 言

根据要求，国土资源数据需完成2000国家大地坐标系转换工作[1]。由于“一张图”、不动产统一登记等系统在工作日一直不间断地在线为国土资源单位提供服务，为了解决时间紧、数据量大等困难，采用高效的FME(Feature Manipulate Engine)作为底层数据处理系统，开发在线国土资源存量2000国家大地坐标转换平台，平台实现了对空间数据的分析、转换等功能，转换后的数据及时调试和完成上线工作，保障了国土资源业务数据在纵向省、市、区和横向与市直各部门之间的无缝衔接和正常业务开展。

FME可以高效地转换不同的空间数据，大大节约了生产成本[2～5]。国土数据是以图层的形式来存储的，因此在进行坐标转换时，也需要按照图层的形式，一个图层一个图层地进行转换[6]。

2 技术路线

2000国家大地坐标转换平台是基于B/S架构，采用FME Server技术作为支撑，实现国土资源存量数据的在线坐标转换功能，嵌入各种计算模型[7，8]，支持图幅改正量计算和转换，同时提供安全管理相关模块、数据检验相关模块[9]。平台对空间和非空间数据进行了语义描述，抽取、变换和加载功能封装为数据异构集成函数，有数据分类统计、抽析、聚合和分类等多种算法，同时建立函数与函数之间的调用通道，实现了各函数的处理结果都能被下一个函数调用。平台结构包括用户层(坐标转换系统的用户)、坐标转换层(实现坐标转换、数据转换、数据检验、安全管理、权限管理等功能)、坐标转换支撑层(为空间格式转换、坐标转换、流程定义提供在线服务支持)和设施层(系统运行提供网络环境和硬件环境支持)。平台结构如图1所示。

图1 2000国家大地坐标系转换平台结构

平台开发的技术流程图如图2所示。

图2 2000国家大地坐标系转换技术流程

部、省厅国土资源空间数据的坐标系转换点位的精度在图上中误差不应超过 0.1 mm，具体技术指标要求如表1所示。

坐标转换点位精度指标 表1

3 转换模型和参数建立

国土资源存量数据主要有“一张图”、影像数据、不动产数据及其他存量数据，各类数据的比例尺主要覆盖1∶500～ 1∶10 000。

(1)格网改正法

对于比例尺小于1∶1万(含)的“一张图”国土资源空间数据。由于部-厅-局采用标准的1980西安坐标系垂直管理，数据必须保持一致性，需采用自然资源部构建的1980西安坐标系到2000国家大地坐标系的1∶1万地形图图幅修正量。利用格网改正方法，通过内插拟合格网坐标点的校正，实现2000国家大地坐标系坐标的转换。浙江省图幅改正量如图3所示。

图3 图幅改正量示意图

(2)仿射变换法

对于比例尺1∶2 000(含)至1∶10 000(不含)的影像数据和国土资源空间数据，基于浙江省CORS参考站2000国家大地坐标系和1980西安坐标系同名的坐标，求解转换模型参数，根据模型残差评估坐标转换模型的精度，并通过仿射变换方法实现2000国家大地坐标系的转换。仿射变换法相对于格网改正法其转换效率更高，同时转换成果精度符合规范要求。仿射变换函数为：

x′=Ax+By+C

y′=Dx+Ey+F

其中x和y为输入数据的坐标，x′和y′是变换后的坐标，A、B、C、D、E和F通过比较源控制点与目标控制点的来确定。

(3)二维四参数法

对于大比例尺(1∶500)空间数据，主要是指国土资源不动产登记系统数据，可利用空间数据地方坐标系的控制点成果与2000国家大地坐标系成果计算坐标转换参数。转换采用的坐标格式为平面坐标，采用的二维四参数转换公式如下：

其中x0、y0平移参数，α为旋转参数，1+m为尺度参数。x2、y2为输出平面直角坐标，x1、y1为输入平面直角坐标。

4 转换精度与检查

(1)仿射变换法精度

仿射变换模型利用浙江省86座基准站1980西安坐标系成果与2000国家大地坐标系成果，计算坐标转换模型参数，L方向坐标转换中误差小于 1.5 cm，B方向坐标转换中误差小于 0.8 cm，可以用于 1∶2 000(含)至 1∶10 000(不含)影像数据和空间数据的转换。

(2)二维四参数法精度

利用安吉县国土部门10座C级GNSS控制点的地方坐标系成果与2000国家大地坐标系成果，计算坐标转换模型参数。10座C级GNSS控制点的x方向坐标转换中误差小于 1.5 cm，y方向坐标转换中误差小于 0.8 cm，满足精度转换要求，通过二维四参数法实现大比例尺空间数据的坐标转换。

为了验证安吉县大比例尺的空间数据的精度，在安吉县主要乡镇均匀选择了56个一级GNSS控制点(检核点)进行精度检测，采用网络RTK的方法采集一级GNSS控制点的2000国家大地坐标系坐标与转换后的数据库中的同名点坐标进行比较，点位略图如图4所示。

56个检核点的x方向坐标转换中误差小于 2.0 cm，y方向坐标转换中误差小于 2.5 cm。满足精度转换要求，56个检核点的转换精度比较如表2所示。

图4检核点位略图

检核点转换精度比较 表2

(3)数据一致性检查

将1980西安坐标系矢量数据、影像数据等空间数据与已有的2000国家大地坐标系的空间数据叠加后，进行数据相互关系比较，空间数据、影像、矢量数据等叠加前后关系一致，如图5、图6所示。

图5 1980西安坐标系套合 图6 2000国家大地坐标系套合

(4)数据完整性检查

同时为保证转换前后数据的完整性，对国土资源空间数据的记录数进行检查。通过查询语句对原始数据和成果数据进行记录数统计，将两者记录数进行比对，前后数量一致，即完成了所有数据的坐标转换。

5 结 语

自然资源部统一构建的图幅改正转换法，不受比例尺及范围的限制，不受GIS软件平台的限制，同一个要素点其坐标转换结果一致。影像数据全省使用统一的2000国家大地坐标系和1980西安坐标系的CORS参考站同名坐标，确保各市县转换结果的唯一性和无缝拼接。房产数据更新方法是每日更新，坐标转换必须在非工作时间进行，数据由2000国家大地坐标系转换平台直接读取，完成不动产数据坐标的高效转换，满足了国土资源存量数据的坐标转换的质量和时间的要求，保障了国土资源工作对不同比例尺的转换需求。