在工程项目中引入南昌2000坐标系统的探讨

曾庆春，徐龙华

(南昌市城市规划设计研究总院，江西 南昌 330038)

1 引 言

国家测绘局2008年第2号公告指出我国自2008年7月1日，启用2000国家大地坐标系[1，2]。2008年7月1日以后，新产生的各类测绘成果均应采用与2000国家大地坐标系相统一的坐标系统。2017年6月29日，南昌市政府发布了启用南昌2000坐标系的公告。公告要求自2017年7月1日起南昌市启用南昌2000坐标系，过渡期为2年，2019年7月1日起停止使用现行地方坐标系统。

随着截止时间的临近，如何正确求解控制网点在南昌2000坐标下的坐标是目前南昌市测绘工作人员比较关心的一个话题，尤其是对于一些中小型测绘生产单位和测绘生产项目而言，从外单位获取南昌2000坐标数据是一笔不少的费用。

引入南昌2000坐标的方法主要有两种：一是通过购买并联测测区周边高等级的已知控制网点，解算自己控制网点坐标；二是将IGS站数据作为可以免费利用的已知数据与自身控制网联测解算，并进行框架转换和历元转换，得出南昌2000坐标。本文将介绍这两种方法，并对其结果进行分析比较。

2 NCCORS和NC2000坐标系概况

南昌市连续运行卫星定位服务系统(简称：NCCORS)是根据智慧南昌时空信息云平台建设项目要求启动建设的。NCCORS由5个新建站点和4个江西省CORS站点组成(NCCH站、NCNJ站、NCMZ站、NCAY站、NCSH站、JINX站、GAOA站、FECH站、YXIU站)，平均站点间距 42 km。该系统覆盖了整个南昌市域，可为全市提供统一的、连续、动态的空间数据参考框架。

南昌2000坐标系是南昌市唯一合法的相对独立的平面坐标系统。该系统采用高斯投影，以东经115°53′59″作为中央子午线，投影面为2000国家大地坐标系参考椭球面。南昌2000坐标系可以看成是2000国家大地坐标系在南昌的具体实现，在南昌地区，南昌2000坐标系与国家2000坐标系仅仅是中央子午线不一样，可通过换带计算进行转换。因此引入南昌2000坐标与CGCS2000坐标本质上是一致的。

3 NC2000坐标引入方法

高等级控制网点的2000国家大地坐标系成果和相关参数成果由测绘主管部门保存和提供使用，非政府单位只能购买和联测；《大地测量控制点坐标转换技术规程》中指出2000国家GPS大地控制网点的点位坐标精度为 0.03 m。这从技术层面上为独立获取南昌2000坐标提供了一个可操作的空间。以测区控制网为例，2000坐标引入方法无非两种，一种是通过外部购买并联测的方法；第二种就是自己想办法独立生产。

第一种方法即购买并联测测区周边高等级控制网点坐标的方法最直接、最干脆。但是对于一些中小型单位或者中小型项目，向省市测绘主管部门申请购买3个以上高等级控制网点是一笔不小的费用，且申请程序和审批流程需要一定的时间，这些因素均不利于减少成本和提高效率。

第二种方法是以周边IGS站点为起算数据采用GAMIT等高精度软件解算出当前框架、当前历元下的坐标，再利用ITRF等网站公布的框架之间和历元之间的转换参数进行坐标转换，得到CGCS2000坐标，再进行投影换带的方法获得南昌2000坐标。

限于篇幅，本文第一种方法具体过程就不进行阐述，重点介绍第二种方法的过程和思路，并将第一种方法的结果直接给出并当成已知值，与第二种方法进行比较以证明该方法的可行性。

4 NC2000坐标成果分析比较

本文以2017年5月9日的NCCORS 5个站点的观测数据为例，联测周边三个IGS站点，采用GAMIT/GLOBK进行基线解算与平差处理。

4.1 基线解算

下载NCCORS其中5个站点2017年第129天的观测数据，历元间隔为 15 s，考虑到部分站点名与lfile文件中的名字重复，将5个站点名修改成A001～A005，同时联测了周边3个IGS站(BJFS、SHAO、TCMS)，由于NCCORS站点和IGS站点均为连续运行参考站，观测环境良好，数据质量也比较好，不需要怎么预处理即可用GAMIT进行基线解算。

本次示例基线解算步骤：①准备观测数据后，链接TABLE文件夹；②进行process策略设置，主要策略设置如表1；③修改sestable；④修改设置sites.defalts；⑤手动更新station.info；⑥批处理基线。如表1所示。

相关策略设置 表1

基于上述策略采用GAMIT软件进行基线解算，基线解算的相关信息存放于Q文件(详细版)和O文件(概略版)中，查看Q文件的NRMS值(衡量基线解算重要指标)是否在0.15～0.25区间，一般不能超过0.5，否则说明观测数据质量不高，需进行相关预处理。本示例基线解算的NRMS值为0.182，小于0.25，解算质量良好可用于下一步平差处理。

4.2 平差处理

利用上述基线解算的Q文件，从ITRF相关网站上面下载这几个IGS站基于ITRF2014，2017年5月9日的瞬时坐标和速度场信息，采用GLOBK或者CosaGPS(两者都可用于高精度平差)进行平差处理，获取NCCORS五个站点当前历元下ITRF2014下的边长结果和坐标成果，如表2所示：

控制网平差边长精度 表2

本文只列举了NCCORS5个站点之间的边长信息，其中A001～A004这条边的精度最弱，相对误差为3.06×10-8量级，边长误差都是毫米级，其余均优于这个量级，这也间接证明NCCORS系统达到全球定位系统规范中B级网对边长精度要求。

表3是5个CORS站点基于当前历元，在ITRF2014框架下解算的坐标成果。考虑到保密原因，坐标值仅保留了小数。

NCCORS站点ITRF2014框架下坐标 表3

4.3 框架转换和历元转换

由于CGCS2000坐标是ITRF97参考框架在2000.0历元下的具体实现，因此需要将我们解算的ITRF2014框架下2017.3532历元下的坐标进行框架转换[3，4]和历元转换，框架转换和历元转换不分先后顺序[5，6]，具体转换时，本文采用先框架后历元方式，从ITRF网站上面下载相关参数进行转换，5个NCCORS站点速度场信息参照武汉IGS的速度场信息。框架转换公式和历元转换公式如下：

(1)

式中：X97、Y97、Z97为待求97框架下的坐标；X2014、Y2014、Z2014为解算的2014框架下的坐标，TX、TY、TZ、D、RX、RY、RZ为框架转换7参数。

(2)

4.4 成果比较和分析

从ITRF网站上查找相关参数值，通过上面框架转换和历元转换即可获得CGCS2000坐标值，并经过投影变换与已知NCCORS的南昌2000成果进行比较，比较结果如表4所示：

南昌2000坐标较差表 表4

从表4可以看出，采用框架和历元变换方法得出的南昌2000坐标与已知值差距较小，均在 10 mm以内，考虑到已知的南昌2000坐标值是通过联测省CORS站等其他数据进行解算的，这两种方法在基线解算和网平差时，站点数量、采集数据条件、接收机、电离层、起算数据等均不一样，且通过比较平差成果中的边长误差均接近于零，因此框架变换法结果与已知南昌2000坐标值不一样是可以理解的，获取的2000坐标值是可靠的。

5 结 语

本文介绍的利用IGS站数据基于框架变换和历元变换最后获取南昌2000坐标值的方法是可行的，结果是可靠的，同时为了使控制网获取南昌2000坐标精度更高、成果更加可靠，应尽量选择环境较好的地方设站，同时尽量延长观测时间，在4小时以上最好。因此对于一些中小型工程或者说测区周边没有已知高等级控制点的情况下采用这种方法获取2000坐标，不仅可以减少经费投入，还能较为准确地获取南昌2000坐标成果。在国家部委层面以及地方城市开始启用CGCS2000的情况下，本文阐述的观点对于如何独立获取2000坐标成果提供了一种思路，具有一定实践意义和参考价值。