GeoIPAS在CGCS2000坐标转换中的应用

纪明东 陈雄

（乌鲁木齐金维图文信息科技有限公司 乌鲁木齐 830000）

2017年7月14日，国土资源部、国家测绘地理信息局下发《关于加快使用2000国家大地坐标系的通知》要求：自2018年7月1日起，地质调查项目中的数据采集、管理、应用和服务等将全面采用2000国家大地坐标系。

乌鲁木齐金维图文信息科技有限公司的金维地学信息处理研究应用系统(GeoIPAS)中提供了四参数计算和四参数坐标转换，可以很方便地进行坐标转换。

1 2000国家大地坐标系

2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数：

长半轴：a=6378137 m；扁率：f=1/298.257222101

地心引力常数：GM=3.986004418×1014m3s-2

自转角速度：ω=7.292115×10-5rad·s-1

采用2000国家大地坐标系后仍采用无潮汐系统。

表1 坐标系参数对照表

2 点位坐标转换方法

2.1 模型选择

全国及省级范围的坐标转换选择二维七参数转换模型；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或多项式回归模型。

2.2 重合点选取

坐标重合点可采用在两个坐标系下均有坐标成果的点。但最终重合点还需根据所确定的转换参数，计算重合点坐标残差，根据其残差值的大小来确定，若残差大于3倍中误差则剔除，重新计算坐标转换参数，直到满足精度要求为止；用于计算转换参数的重合点数量与转换区域的大小有关，但不得少于5个。

2.3 模型参数计算

用所确定的重合点坐标，根据坐标转换模型利用最小二乘法计算模型参数。

2.4 数据库中点位坐标转换模型参数计算的区域选取

对于1980西安坐标系下的数据库，采用全国数据计算的一套模型参数可满足1∶5万及1∶25万比例尺数据库转换的精度要求；采用全国数据计算的六个分区的模型参数可满足1∶1万比例尺数据库转换的精度要求。对于1954年北京坐标系下的数据库的转换，采用全国数据计算的六个分区的模型参数可满足1∶5万及1∶25万比例尺数据库转换的精度要求；按(2°×3°)进行分区计算模型参数可满足1：1万比例尺数据库转换的精度要求。

3 平面四参数转换模型

两个不同的二维平面直角坐标系之间转换时，通常使用四参数模型（数学方程组）。在该模型中有四个未知参数，即：

⑴两个坐标平移量（△X，△Y），即两个平面坐标系的坐标原点之间的坐标差值。

⑵平面坐标轴的旋转角度α，通过旋转一个角度，可以使两个坐标系的X和Y轴重合在一起。

⑶尺度因子K，即两个坐标系内的同一段直线的长度比值，实现尺度的比例转换。通常K值几乎等于1。

通常至少需要两个公共已知点，在两个不同平面直角坐标系中的四对XY坐标值，才能推算出这四个未知参数，计算出了这四个参数，就可以通过四参数方程组，将一个平面直角坐标系下一个点的XY坐标值转换为另一个平面直角坐标系下的XY坐标值。

平面直角坐标转换模型：

其中，Δx，Δy为平移参数；α为旋转参数；K为尺度参数；x1，y1为2000国家大地坐标系下的平面直角坐标；x0，y0为原坐标系下平面直角坐标（米）。

4 例子

利用多个已知点，计算CGCS2000坐标转换四参数，对照MAPGIS和GeoIPAS的四参数计算结果。

图1 GeoIPAS四参数计算界面

表2 已知重合点坐标表

表3 计算结果表

5 结束语

2000国家大地坐标系，是经国务院批准使用的新一代国家大地坐标系（CGCS2000）。推广使用新坐标系，有利于提高国家空间基准的自主性和安全性，以及保证地理信息资源的完整性和一致性。金维地学信息处理研究应用系统(GeoIPAS)提供的坐标转换模块，方便基层地质工作者对1954年北京坐标系和1980年西安坐标系向2000国家大地坐标系坐标转换改正量的计算工作，助力大比例尺地质调查成果数据的坐标升级转换，可有效支撑基于现代空间信息的基础地质与资源环境调查工作。

[1]2000国家大地坐标系推广使用指南.国家测绘地理信息局，2013，6.

[2]程鹏飞，文汉江，成英燕，等.2000国家大地坐标系椭球参数与GRS80和WGS84的比较[J].测绘学报，2009(6)：189-194.

[3]“金维地学信息处理研究应用系统”(GeoIPAS)的用户操作手册.