基于EPS地理信息工作站实现芜湖市基础测绘数据的坐标转换

张红梅，张超，马祥

(芜湖市勘察测绘设计研究院有限责任公司，安徽芜湖 241000)

1 引言

经国务院批准，根据《中华人民共和国测绘法》，我国于2008年7月1日，启用2000国家大地坐标系(CGCS2000)。CGCS2000与现行国家大地坐标系(1954年北京坐标系，1980西安坐标系)转换、衔接的过渡期为8年～10年。2008年7月1日后新生产的各类测绘成果应采用2000国家大地坐标系。现有地理信息系统，在过渡期内应逐步转换到2000国家大地坐标系;2008年7月1日后新建设的地理信息系统应采用2000国家大地坐标系。

针对上述形势，通过对芜湖市现有测绘成果的综合分析，结合数据内容、格式等，对关键技术进行研究，建立完整的工艺，研究适合芜湖测绘成果转换方法，并利用EPS地理信息工作站坐标系统转换参数计算以及脚本处理模块实现基础测绘成果数据坐标系的整体转换。

2 数据转换流程

2.1 中央子午线选取

根据城市区域范围选取适合的中央子午线，保证每千米长度投影变形不超过 2.5 cm。

2.2 重合点选取

当两种不同坐标系进行转换时，坐标转换的精度除取决于坐标转换的数学模型和求解转换参数的公共点(重合点)坐标精度外，还和公共点(重合点)的多少、几何形状结构有关。

重合点选取的原则是尽量选取足够的高等级、高精度且分布均匀的点作为坐标转换的重合点。重合点的选取主要是根据外业GPS网施测技术总结、点之记与同坐标差比较综合确定重合点。为提高坐标转换精度，必须使重合点的数量足够且分布均匀、合理，同时还要经过大量的试算与分析剔除一些变化大的重合点(粗差点)，从而确定出最终用于求取转换参数的重合点。

2.3 转换参数计算

常用的坐标转换模型有二维七参数转换模型、平面四参数转换模型、三维七参数坐标转换模型等，按照《现有测绘成果转换到2000国家大地坐标系技术指南》模型选择中指出，省级以下的坐标转换可选择三维四参数模型或平面四参数模型。对于相对独立的平面坐标系统与2000国家大地坐标系的联系可采用平面四参数模型:

其中，2个平移参数x0、y0，1个旋转参数α和1个尺度因子m。

利用平面四参数转换模型求解转换参数。

2.4 数据成果转换

利用EPS地理信息工作站进行数据成果转换，EPS地理信息工作站是以数据库为核心的一体化解决数据采集、数据编辑、数据监理、跨平台数据转换、整合共享与多格式数据分发、数据库建设、数据更新到GIS分析应用等诸多问题的综合信息系统体系。

3 具体做法

3.1 芜湖市现有数据情况

目前有采用芜湖独立坐标系制作的1∶500地形图、1∶1 000地形图，其中2005年的数据为*.DWG格式，2005年后直接利用EPS地理信息工作站地形图的数据格式为*.EDB。*.EDB格式的数据可直接进行转换，*.DWG数据可通过EPS地理信息工作站调入转换为*.EDB后进行转换。

3.2 芜湖独立坐标系统现状

芜湖独立坐标系是以1954年北京坐标系为基础建立的独立坐标系，投影面高度为椭球面，采用高斯－克吕格投影，该系统不利于GPS测量快速、方便获取高精度成果，不利于提升城市坐标成果的精度，不利于国家与地方资料共享。另外，国家规定CGCS 2000启用8年～10年后，1954年北京坐标系将停止使用。当国家参心坐标系统的消失，该系统也随之与国家坐标系失去直接、严密的联系。

3.3 芜湖独立坐标转CGCS 2000重合点的选取

根据芜湖市似大地水准面精化GPS点位的分布情况及已有资料，经过综合分析，选取重合点11点用于坐标转换参数的计算，重合点CGCS 2000成果采用2011年芜湖市似大地水准面精化GPS成果，芜湖独立坐标系成果采用芜湖市勘察测绘设计研究院有限责任公司提供的2007年芜湖市三等GPS扩网平差成果及CORS站成果。

在进行芜湖独立坐标系到CGCS 2000转换时，经过反复试算，最终采用重合点11点计算坐标转换参数。重合点分布图如图1所示:

图1 重合点及GPS点点位分布图

3.4 利用EPS地理信息工作站计算转换参数

EPS地理信息工作站集信息化测绘生产技术体系、工艺流程、生产工具、数据管理于一体，是GIS技术与CAD技术高度融合的产品，能较好的实现数据转换、图属关联、数据处理、GIS建库、动态更新与成果输出一体化。

利用EPS地理信息工作站下的坐标转换软件计算坐标转换所需要的四参数如图2所示:

图2 坐标转换参数计算界面

坐标转换的精度是通过求取转换参数的重合点的残差中误差体现的。

转换时利用的重合点数及坐标转换残差中误差如表1所示。

坐标转换残差中误差统计表 表1

坐标转换精度估计依据下式计算。

①V(残差)=重合点转换坐标－重合点已知坐标

3.5 利用EPS地理信息工作站进行数据成果转换

(1)编写转换脚本

EPS脚本语言遵循VBScript和JScript语言标准，支持用户在EPS平台上进行二次开发，主要实现EPS平台工程管理、选择集操作、数据编辑、数据整理、数据转换和系统设置等处理。

EPS脚本以*.VBS或*.JS为扩展名，采用文本文件格式存储，无需编译即可在EPS平台中以菜单、工具按钮或命令行方式执行。

脚本分为有模脚本和无模脚本:

有模脚本

以OnClick为入口函数，End Sub结束，在一个有模脚本程序中必须定义OnClick函数。有模脚本不支持与视图窗口进行交互操作。

脚本结构

无模脚本

以OnInitScript为入口函数，在一个无模脚本程序中必须定义 OnInitScript、OnExitScript、OnOK和 On-Cancel函数。有模脚本允许与视图窗口进行交互操作，可以响应视图窗口的鼠标消息、按键消息和绘图消息。同时无模脚本支持通用参数录入对话框，通过该对话框可实现用户参数录入。

脚本结构

在本次转换过程中由于转换参数已定所以采用有模脚本。

坐标转换脚本实现:

(2)填写参数进行转换

在脚本编辑器中调用脚本，选中需要转换的数据点击执行即可完成坐标的转换，如图3所示。

图3 脚本编辑器界面

4 成果检核

各项资料坐标转换完成后，采用内外业相结合的方法进行检查验收。

选择均匀分布芜湖市区的11个没参与参数计算的重合点进行了外部检核。

作为检核点的外符合精度，外部检核点误差σ:

其中，m为检核点个数，△为检核点转换坐标与其已知值之差。

坐标转换精度要通过外部检核点误差与转换(残差)中误差全面来衡量，当转换的检核点误差与转换(残差)中误差数值接近时，可认为是坐标转换精度。

进行芜湖独立坐标系到CGCS2000转换时，坐标转换精度如表2所示:

外部检核计算成果表 表2

外部检核点误差:

另外选择了均匀分布芜湖市区的15个点进行芜湖独立坐标系、CGCS2000的实地测量.

实际测量结果与转换结果精度统计如表3所示:

外业实测点计算成果表 表3

外部实测点误差:

5 小结

(1)EPS脚本语言遵循VBScript和JScript语言标准，支持用户二次开发，主要实现EPS平台数据整理，数据转换等处理。SSProcess是系统缺省定义的对象，是与EPS平台交互的主要入口对象，SSProcess对象的功能包括工程管理、选择集操作、图形编辑操作、数据整理、数据转换、坐标体系转换和系统设置等功能。

(2)利用脚本不仅可以实现不同坐标系间二维四参数转换模型的转换，也同样适用于二维七参数转换模型、三维七参数坐标转换模型。

(3)只需计算出所选模型的参数写入脚本执行命令即可。利用坐标转换脚本转换后的数据无丢失，转换精度高。

［1］李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理［M］.武汉大学出版社，2005.

［2］肖建华，王厚之，李江卫等.武汉市现代测绘基准体系建设［J］.城市勘测，2011(3).

［3］马祥，李华平.芜湖市现代测绘基准体系的建立［J］.城市勘测，2013(4).

［4］国家测绘地理信息局.启用2000国家大地坐标系实施方案［R］.2010－09.

［5］国家测绘地理信息局.现有测绘成果转换到2000国家大地坐标系技术指南［R］.2010－09.

［6］国家测绘地理信息局.2000国家大地坐标系推广使用技术指南［R］.2013－6.