基于ArcGIS的坐标系转换在房产测绘中的应用

王耀国 颜敏 刘冰

摘要：作为房产测绘数据来源不同，可能所采用的坐标系也不同，因此需要进行坐标系转换。本文提供一种基于ArcGIS的WGS84坐标系、济南市1993年独立坐标系与国家2000大地坐标系之间的转换方法，并基于此提供一种数据采集方案。

关键词：坐标系转换；数据转换；ArcGIS；房产测绘

1.房产测绘的数据及其来源

房产测绘主要是采集和表述房屋和房屋用地的有关信息，为房产产权、产籍管理、房地产开发利用、以及为城镇规划建设提供数据和资料。进行房产基础测绘平面图的绘制时，首先利用GNSS RTK进行测量，充分利用JNCORS系统及其参数，然后依据房产测绘的具体要求，利用全站仪、RTK等仪器进行碎步点的采集，绘制草图，并以此为依据进行内业编辑整理。

2 各坐标系的相互比较

2.1 2000国家大地坐标系、WGS84坐标系和1993年济南坐标系概述

（1）2000国家大地坐标系的定义

2000国家大地坐标系的原点为包括海洋和大氣的整个地球的质量中心，Z轴由原点指向历元2000的地球参考极的方向，X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面的交点[1]，其参考椭球的基本参数长半轴a=6378137m、自转角速度 ω=7.292l15×10-5rad s-1。

（2）WGS84坐标系的定义

WGS84坐标系原点是地球的质心，空间直角坐标系的Z轴指向BIH定义的地极方向，即国际协议原点CIO，X轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点，其参考椭球的基本参数长半径：a=6378137±2（m）、正常化二阶带谐系数：C20=-484.16685×10-6±1.3×10-9；扁率f=0.003352810664=1/298.2572236295。

（3）1993年济南市独立坐标系

1993年济南市独立坐标系是基于高程补偿面上的通用横轴墨卡托投影的坐标系统，1993年济南市独立坐标系基本参考椭球参数长半轴a=6378278m、扁率 f=1/298.3。

2.2三种坐标系的相互比较

因此我们可以看到，在定义上，2000国家大地坐标系与WGS84是一致的，即关于坐标系原点、尺度、定向及定向演变的定义都是相同的；而1993年济南市独立坐标系与2000国家大地坐标系的参考椭球定位和定向是完全不同的。

3 点位坐标的转换方法

3.1 WGS84坐标系至2000国家大地坐标系的转换

2000国家大地坐标系与WGS84坐标系使用的参考椭球中，椭球参数中唯有扁率f有微小差距。当坐标测量精度低于lmm的情况下，由该参考椭球的扁率差异引起同一点两个坐标系内的坐标变化是可以忽略的。因此对于房产测绘而言，WGS84坐标系下的数据可以直接在2000国家大地坐标系下进行使用。

3.2 1993年济南市独立坐标系与2000国家大地坐标系的转换

济南当地椭球与2000国家大地坐标系的参考椭球二者的定点和定向是完全不同的，根据布尔莎七参数的模型，分别对七个参数进行转换。布尔沙七参数的转换模型如下所示：

式中共有：3个平移参数 ，3个旋转参数 和1个尺度参数 。

以ArcGIS的操作为例，简要说明其操作步骤：

（1）分别新建济南当地椭球的地理坐标系与其投影坐标系，鉴于此椭球为当地椭球，所以它的各种参数在ArcGIS中并不存在，因此首先需要根据已知的参数新建其地理坐标系统与投影坐标系统。

新建地理坐标系统包括定义或选择基准面、椭球体、角度单位和中央子午线等；新建投影坐标系统时需选择投影类型、设置投影参数及线性单位等。

（2）定义坐标系，在ArcGIS环境下对需要转换的数据赋予其自身的坐标系统。

（3）建立济南1993当地椭球至2000国家大地椭球的地理坐标系转换关系。在ArcGIS中运用“Coordinate_Frame”转换模型将济南当地椭球的几何形状换算成2000国家大地坐标系的参考椭球，并将平面坐标反投影成以1993年济南坐标系当地椭球为基准面的地理坐标系[2]，。

（4）将1993年济南市独立坐标的地理坐标变换成以2000国家大地参考椭球为基准面的数据。

（5）3°带的平面投影，在ArcGIS中运用高斯克吕格投影方法将地理坐标系投影到平面坐标系下。

4 数据采集方案

房产基础测绘控制测量在WGS84坐标系统下进行的，只需在GPS手簿中进行参数设置，即可实时完成测量点位从WGS84坐标系到国家2000坐标系的转换。假如在手簿中没有进行参数设置，就需要事后进行坐标转换。首先在ArcGIS中进行点位的展点[3]，如下步骤所示。

（1）将导出的地理坐标在Excel中进行处理，既将点号、精度、纬度各自成一列。

（2）将此Excel文件添加进ArcGIS 中，并导出一个ArcGIS数据格式（如“shapefile”），分别将X、Y字段赋予经、纬度，并选择WGS84坐标系。展点完成后，再按照3.2所示步骤进行坐标系的转换即可。

5 结论

以上方案主要解决了两个问题：

（1）提供了两个坐标系至2000国家大地坐标系下的转换步骤；

（2）给出房产测绘中进行2000国家大地坐标系下测绘数据获取方案的选择。

参考文献：

[1]孔祥元，控制测量学[M].武汉测绘科技大学出版社，1996

[2]邹博.傅民仓.王伟 基于ArcGIS Engine的GPS坐标转换 [J].电子科技，2012

[3] 李平，卢立.ArcGIS中几种坐标系转换方法的应用研究[J].城市勘测，2012

作者简介：王耀国（1986-），男，河南洛阳，洛阳市规划建筑设计研究院有限公司，助理工程师，硕士，工程测量