广州坐标系与CGCS2000坐标系转换关系的研究

程晓晖

(广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州 510060)

广州坐标系与CGCS2000坐标系转换关系的研究

程晓晖*

(广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州 510060)

介绍了广州市现有的控制网成果，通过对广州市现有的高等级平面控制网与国内部分IGS跟踪站进行联网观测，以IGS跟踪站的CGCS2000坐标作为起算点进行平差计算，逐步传递求解出广州市各控制网高等级控制点的CGCS2000坐标并检测其精度，由此建立广州坐标系转换至CGCS2000坐标的联系，在此基础上研制出相应的坐标转换处理程序，经检核精度符合设计及规范要求。

广州坐标系；CGCS2000；平面控制网；坐标转换

1 引 言

国务院批准自2008年7月1日启用我国的地心坐标系2000国家大地坐标系(CGCS2000)，同时要求用8年～10年的时间，完成现行国家大地坐标系向2000国家大地坐标系的过渡和转换。本文通过IGS站的CGCS2000坐标值起算，求出广州市内GZCORS基站、广州市似大地水准面控制网、广州市首级(Ⅱ等)GPS平面控制点的CGCS2000坐标值，建立CGCS2000与广州坐标系之间的联系，在此基础上研制出相应的坐标转换处理程序。

2 广州市现有的控制网成果

目前，广州已建成了广州市2000年GPS首级(二等)平面测量控制网、广州市似大地水准面精化高精度控制网和广州市连续运行卫星定位城市成立综合服务系统等城市空间三维定位框架基准，本项目需要将CGCS2000坐标联测到上述控制网中，建立广州坐标与CGCS2000坐标的联系和转换。

2.1 广州市2000年GPS首级(二等)平面测量控制网

广州市2000年GPS首级(二等)平面测量控制网由98个点组成，控制广州市行政区域 8 000 km2面积。采用GPS测量技术，共观测169条独立基线向量，构成72个GPS异步闭合环，最长边为 17 km，最短边为 3.5 km，平均边长为 10 km。

2.2 广州市似大地水准面精化高精度控制网

广州市似大地水准面精化(GZGEOID)项目于2005年开始实施，2006年完成并通过验收。水准面精化GPS网为高精度的三维GPS控制网，施测高精度GPS框架点10个、GPS C级全面网点144个，广东省GPS A、B级联测控制点3个，其中1个与广州市联测控制点重合，共156个点。水准面精化GPS网精密联测和解算了二等GPS平面点10个、A、B级GPS点3个，框架网和C级网一起进行统一平差，成果精度相当于国家GPS C级控制网。

2.3 GZCORS系统

广州市连续运行卫星定位城市测量综合服务系统(GZCORS)将现代卫星定位、计算机网络、数字通讯等技术进行多方位、高深度集成的结晶，可以全自动、全天候、实时提供网络覆盖区域内的高精度三维坐标和时间信息，它是广州市实现城市现代化管理和数字化城市所不可缺少的重要组成部分。项目在广州市境内建立了8个连续运行基准站(吕田站、街口站、荔城站、五山站、沙头站、新华站、永和站、横沥站)、1个监测站和1个数据处理中心，将整个广州市全市域约 8 000 km2范围全部覆盖在连续运行的CORS网络之中。

广州市区域内有48个具有CGCS2000坐标国家一、二等三角点，其中一等三角点为14个，二等三角点为34个，经确认有9个点是广州市2000年二等GNSS网点重合点。此外还有2000国家GPS大地控制网5点，这些点进行了水准测量和GPS测量，平面和高程相容性较好，可作为广州市CGCS2000坐标检核的起算点。

3 坐标系转换数据处理方案

本项目采取国内IGS跟踪站与广州市高等级控制点联测，以IGS跟踪站的CGCS2000坐标作为起算点进行平差，逐步传递求解广州市各控制网高等级控制点的CGCS2000坐标。对9个GZCORS基准站(街口站包括2个，原街口站和搬迁新址的街口站)和WUHN(武汉)、 BJFS(北京房山)、SHAO(上海)、KUNM(昆明)、LHAZ(拉萨)等9个IGS跟踪站构网，以31天的数据进行联合处理，以WUHN、 BJFS、SHAO等IGS跟踪站的CGCS2000坐标做起算，平差得到9个GZCORS基准站的CGCS2000坐标(大地坐标和高斯投影平面坐标)，成果满足GPS-B级网精度要求；然后对2006年完成的8个GZCORS基准站(不包括原街口站)和8个联测点构成的联测网进行基线处理，以8个GZCORS基准站的CGCS2000坐标为起算，平差求出8个联测点CGCS2000坐标；再利用这个8个联测点的CGCS2000坐标为起算数据求出广州市似大地水准面控制点；然后采用广州市似大地水准面控制网与2000年的广州市首级(Ⅱ等)GPS平面控制网重合的9个点的CGCS2000坐标值推求出2000年的广州市首级(Ⅱ等)GPS平面控制网的CGCS2000坐标值。至此，广州市境内的所有高等级控制点的CGCS2000坐标值均已求出。项目技术路线如下。

图1 广州坐标系与CGCS2000转换关系的建立技术路线

此外，为验证上述控制点CGCS2000精度，还采用广州市内5个高等级控制点(GPS A级点与一等三角点)的CGCS2000坐标值与9个GZCORS基准站点进行联测，逐级求出9个GZCORS基准站点、广州市似大地水准面控制点、广州市首级(Ⅱ等)GPS平面控制点的CGCS2000坐标值，并与IGS联测时求出的CGCS2000坐标值进行比较，检测流程如图2所示：

图2 广州坐标系与CGCS2000转换关系的建立检测流程

经过上述计算分析，采用国家高等级控制网点的CGCS2000坐标与IGS站的CGCS2000坐标分别作为起算，9个GZCORS基准站以及广州市高等级控制网点的偏差及精度列表如表1所示：

从表1可以看出，从IGS的CGCS2000坐标和2000国家GPS大地控制网点的CGCS2000坐标分别作起算，平差得到的广州市9个GZCORS站和264个广州市高等级控制网点的CGCS2000平面坐标比较来看，两者检核偏差结果为：X方向较差绝对值最大为 0.027 9 m，Y方向较差绝对值最大 0.013 4 m，平面精度最弱为 ±0.019 6 m，大地高精度最弱为 ±0.031 9 m，满足《现有测绘成果转换到2000国家大地坐标系技术指南》小于 0.05 m的要求，两种不同的起算点平面坐标相容性较好。

广州高等级控制网点CGCS2000坐标检核结果分析 表1

4 坐标转换参数确定及转换软件程序编制

4.1 坐标转换模型

两平面坐标系统之间包含四个原始转换因子，即两个平移因子、一个旋转因子和一个尺度因子。

m为A坐标系转换到B坐标系的尺度参数。

则由A坐标系转换到B坐标系的转换关系为：

4.2 坐标转换参数确定

坐标转换参数利用了2005年广州似大地水准面精化156个GNSS点的广州坐标和CGCS2000坐标按最小二乘法原理求出。

4.3 广州坐标转换软件程序编制

坐标转换软件采用Visual C++语言开发，在我院已有坐标转换程序基础上增加了CGCS2000坐标的转换，能实现广州区域内CGCS2000大地坐标系、1954年北京坐标系、1980西安坐标系、广州独立坐标系(东)、广州独立坐标系(西)之间的自由转换。

4.4 广州坐标转换软件CGCS2000坐标转换精度分析

CGCS2000坐标与广州坐标转换参数利用2005年广州似大地水准面精化156个GNSS点求出，156个点转换后的坐标残差。利用广州市2000年GPS首级(二等) GNSS平面控制网98个点进行外部精度检验，转换后的坐标残差如表2所示。

坐标转换残差统计表 表2

可见，CGCS2000坐标与广州坐标相互转换精度在 ±0.015 m以内，满足 ±0.05 m的精度要求。

5 结 论

通过对广州市现有控制网的高等级控制点与IGS跟踪站的联测，求解出了广州市高等级控制点的CGCS2000坐标并检测其相关精度，确定广州坐标与CGCS2000坐标转换参数，编制相关软件，经检核精度符合设计及规范要求。

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Research on the Relationship Between the Guangzhou Coordinate System and CGCS2000

Cheng Xiaohui

(Guangzhou Urban Planning & Design Survey Research Institute，Guangzhou 510060，China)

Introduced the results of the existing control network of Guangzhou ,based on the survey of guangzhou existing horizontal control network and IGS tracking station, the CGCS2000 coordinates of IGS tracking station were used as the starting point to calculate the CGCS2000 coordinates of the control network in Guangzhou and then determined its accuracy, established guangzhou coordinate transformation to CGCS2000 coordinate, on this basis to develop the corresponding coordinate transformation handler.

guangzhou coordinate system；CGCS2000；horizontal control network；coordinate transformation

1672-8262(2016)06-100-03

P228，P22.3

A

2016—05—10

程晓晖(1984—)，男，硕士，工程师，主要从事大地测量和工程测量方面的工作和研究。