浅谈林业制图中坐标系问题

王福星，张 岩

（河北省林业调查规划设计院，河北 石家庄 050051）

随着林业数字化、信息化的迅猛发展，全国森林资源数据库建设已经全面展开，尤其是森林资源地理信息系统开发、建设，越来越得到人们的广泛关注和重视。而各类森林资源地理信息系统和国家基础地理信息系统息息相关，各种比例尺地形图、航空影像和卫星遥感影像等都是林业地理信息最重要的基础数据。我国自2008年开始启用2000国家大地坐标系，计划8～10a逐步完成北京54坐标系和西安80坐标系的转换和衔接工作，在现有情况下，各种坐标系同时存在，需要频繁使用不同的坐标系和进行坐标系转换。为了更好地利用国家基础地理信息，服务林业信息化建设，对相关坐标系的了解就显得尤为重要。

20世纪70年代中期前，我国普遍采用的是北京54坐标系，并建立了全国天文大地网。70年代末期，我国建立了1980年国家大地坐标系。西安80坐标系启用后，与原有的基于北京54坐标系下的国家基本系列地形图、控制成果、大比例尺各类工程规划用图、地籍地形图以及房产宗地图等资料存在衔接问题。在我们林业制图中也存在同样的问题，如何使北京54坐标系下的成果顺利精确的转换到西安80坐标系下，达到成果共享，成为一个迫切需要解决的问题。

1 林业制图中坐标系的问题

要讨论林业制图的坐标系问题，首先必须了解地球旋转椭球体、大地基准面、地图投影等基本术语。（1）地球旋转椭球体：为了能够用数学方法来描述变化万千的、近似椭球体的地球表面而定义的椭球体。（2）大地基准面，设想海洋处于静止平衡状态时，并将它延伸到大陆内部的闭合曲面。（3）地图投影：采用某种特定的数学方法和参数，将空间地物球面坐标投影到平面坐标的理论和方法称为地图投影。从模拟地球表面，形成平面地图的过程，我们至少应该注意两个关键步骤，第一，选择用于拟合大地基准面的椭球体，用球面坐标和高程描述地球表面；第二，将球面坐标投影为平面坐标，即地图投影。这两方面都与林业制图中使用的坐标系有着密不可分的关系。

在林业制图过程中广泛使用的北京54坐标系和西安80坐标系是两个不同的地理坐标系，采用的是不同的参考椭球体。北京54坐标系采用克拉索夫斯基椭球体，西安80坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据。平面投影方法均采用了高斯-克吕格投影。高斯-克吕格投影是一种等角横切椭圆柱投影，为了控制投影变形误差，按一定的经度差将地球表面划分为若干带，然后对每带进行投影。带差分6度或3度两种。

2 北京54坐标系和西安80坐标系转换问题

河北省林业基础地理信息数据库主要包括：1∶5万和1∶1万地形图、高分辨率卫星（航空）遥感影像数据，由于这些基础地理数据主要是北京54坐标系和西安80坐标系两种，因此面临着向2000国家大地坐标系转换的问题。全国北京54坐标系向2000国家大地坐标系转换改正量计算采用两步法：首先计算北京54坐标系转换向西安80坐标系转换改正量，其次计算西安80坐标系向2000国家大地坐标系转换改正量，最后将两改正量叠加形成年北京54坐标系向2000国家大地坐标系转换坐标转换改正量。河北省林业制图过程中现在面临问题就是如何完成北京54坐标系向西安80坐标系的转换，这种转换其实是在不同的椭球体之间参数的转换，是不严密的，因此不存在一套转换参数全国通用，在每个地方会不一样，因为它们是两个不同的椭球基准。具体的转换方法：（1）七参数法。即X平移，Y平移，Z平移，X旋转，Y旋转，Z旋转和比例因子，首先需要在一个地区提供3个以上的公共点坐标对（即北京 54坐标下 x、y、z和西安 80坐标系下 x、y、z），通过坐标转换软件求解椭球转换参数，即七参数，再利用七参数完成单点或文件（批量）的坐标转换。（2）实测求解法。在工作范围内，实测不同坐标系的同点点对，通过七参数布尔莎模型（比较严密）求解七参数，然后利用七参数法进行转换。（3）直接校正。如果误差不大，范围比较小，可以利用地理信息软件（如ARCGIS软件）提供的空间校正方法，采用一定量的原坐标系的点和与之对应的目的坐标系的点，进行映射变换，完成不同坐标系数据的转换。

［1］程鹏飞，成英燕，等.2000国家大地坐标系实用宝典［M］.北京:测绘出版社，2008.

［2］徐智.GIS中地图投影的应用［J］.水土保持研究，2004，（2）.

［3］成英燕,李夕银.适用于不同椭球的高斯平面坐标正反算的实用算法［J］.测绘科学，2004，（4）.