刍议地方坐标网向2000国家大地坐标系转换的方法

刍议地方坐标网向2000国家大地坐标系转换的方法

陈锦添

江门市国土测绘大队广东江门529040

摘要：科学技术、信息技术以及社会经济的飞速提升，为我国的地方坐标系工作的研究提供强有力支撑，尤其对CGCS2000模式国家大地坐标的转换研究工作有十分明显的进步。这为我国地理信息管控工作进一步深化展开铺就道路。本文以此为探讨背景，深化剖析了原有坐标系与新型坐标系之间的差异，并综合布尔莎七参数转化模式形成新型转化系统，综合多种信息技术优势，强化地方网向CGCS2000模式国家大地坐标模式的转化效率。

关键词：地方坐标网；CGCS2000；国家大地坐标系；转换策略探究

引言：

笔者就其大地坐标系存在系统以及地域作了详细考察、分析，自建国以来，我国具有代表性、象征性的国家大地坐标系为北京、西安两大坐标系，长久以来这两大坐标系一直为多种发展项目服务。但是科技技术以及发展需求的逐渐提升，对其产生巨大的挑战，强化坐标系系统优化、提升的呼声也越加强烈。但就我国当下的发展情势而言，系统模式的转变还是具有十分可观的潜力的。首先在经济与技术上能够为其提供支撑，再者在政策上国家给予全面的支持。而这需要综合整改、以前两种代表性大地坐标系作为革新基础，并能够将其进行科学转化，填漏补缺，从而实现CGCS2000模式的现实化、适宜化和进一步的普及化。

一、基本概念分析

（一）CGCS2000基本概念分析

凭借地球的球心、质心为框架构建的中心点，并以此作为基准设立一个具有“立体性、空间化”的大型坐标系，CGCS2000坐标系系统对于空间化的要求十分严格。需要注意的是，地心坐标系中需要寻找到最为合适的“建标原点”，同时需要注意在此原点牵引之下具体的空间坐标系与大地坐标系之间的元素分布是否合理，注意相应的X、Y、Z轴之间的数据关系，以及与地球旋转轴之间的关系。CGCS2000坐标系与一般性大地坐标系在基础设定上具有大致一致性，但需要注意的是其原点的设定过程中，地球质心的设定应当将海洋、大气两个因素考虑进去。除却一般性的原点确定工作，还需要将相应的坐标轴、大小数据等信息进行充分融汇，以精确的计算达成相互之间的融合。所以，相较于一般性大地坐标系系统，该系统具有“多方位、全面性”的优势。

（图1）

（二）两大坐标系的概念探析

首先是立址于北京的“北京坐标系”，可以说这是我国初始阶段的大地坐标系探索产物，同样也是我国大地坐标系建立的“始祖”。北京坐标系并未拥有属于自己的独立的地球原点，而是依托于普尔科沃，藉此，其在运作过程中，相关的如自转角速度等物理参数数据并未十分精确。所以，北京坐标系具有历史、科技上的缺陷。

西安坐标系的建立就在1980年，在时间上获得优势，被称为“二代坐标系”，但是相较于北京坐标系，西安坐标系在原点选择、数据采用上具有明显的优势，严格程度也进一步提升。但是越往后发展，其存在的缺陷就逐渐凸显而出。所以，相较于新型的CGCS2000大地坐标系系统，前两种坐标系具有一定的缺陷，但是，需要注意的是，CGCS2000大地坐标系系统的生成虽然融汇了多种新型科技技术，但是其基本框架依然与前两种保持一致[1]。

（图2）

二、具体转换策略

（一）坐标转化常规性策略

椭球参数数据在不同的坐标系统中可能会存在数据上的差异，因此，有的坐标系之间无法实现坐标上的相互转换。但是就两个坐标系共同覆盖的区域而言，如果能够找寻到椭球系上的共同的数学关系，就能够以此进行两个系统之间的连接、对话，从而实现坐标系之间的转换。但就其当下我国的坐标系管理与经营技术而言，对于新型的CGCS2000大地坐标系系统相关数据并未成熟的数据监管系统，所以要想实现这一系统与其他系统之间的转换还存在很大的困难。藉此，需要借助基线解算等多种计算方法实现两个对象之间的转化工作，所以这样的转换工程对于其他各方面的数据都应有所涉及，工作程序十分复杂[2]。

笔者通过对国内外的一系列大地坐标系研究数据进行分析，通过研究数据不难发现，其实在WGS84椭球与该系统中，存在一个共同的点，而这个相接点对于经纬度并未十分明显的差异。所以，可以借助这一现象原理进行大地坐标系之间的探求，将具体的定点范围尽量控制在一个较小的空间范围内或者某一存在的框架内部，再在这较小的范围内部，找寻到WGS84椭球与GCS2000大地坐标系统之间的“交合点”，利用所得的参数实现两者之间的转换。另外，在此基础上上，还可以利用如A、B、C级控制点等基础性的地理信息，以其他坐标系统为媒介从而实现GCS2000大地坐标系统的转换。或者还可以利用其他坐标系统所具有的参数与WGS84坐标系进行配合，从而实现GCS2000大地坐标系统的转换[3]。

（二）“地方—2000”转化策略

对于如何转换大地坐标系、如何选择相关的转换模式或者系统，就我国当前的转换情况而言，具有区域、级别上的差异。二维七参数转换为省级、国家级所采用，而其他级别则为三维四参数模型。而在GCS2000大地坐标系统中，要想实现其与相关的独立式平面系统之间的联系，平面式四参或者多项回归型模型是比较合适的选择[4]。在不同的区域会产生不同的模型选择，但就其综合的选择趋向而言，较为欢迎的是综合转换模型，即布尔莎七参数转换模型，不同于一般性的转换模型，改模型能够充分利用、整合空间坐标系残差数据，在多项式拟合过程中逐步消除多余的、错误的“无用数据”、选择、归纳并分类管理“可用数据”，使得最终得到的数据具有高度的可行性和可信度，能够实现坐标框架与相应的坐标系之间实现最大程度的吻合，在精确度与可行度上取胜。

但是，在具体的实施过程中，对于具体的操作步骤具有十分严格的要求，需要具体的技术人员能够保持高度的警惕，以防出现数据误差。综合分析国内常用的操作模式，实现GCS2000大地坐标系统的科学化转换，需要具体做好以下工作。一是，需要寻找最恰当的坐标控制点，即将具体的转换范围控制在一个可观的范围内，并将控制点所在点纳入相应的GCS2000大地坐标系统或者WGS84坐标系统。二是需要借助布尔莎七参数模型作为辅助转换手段；三是需要对转换所得的数据进行“多次考评”，即需要多次实验、多次核查，以求得所得数据的精确度，与此同时，还需要相关人员以此为基准，进行数据以及参数可用性进行评估工作；四是需要完成具体的参数与GCS2000大地坐标系统之间转换工作；最后需要再次将转换数据与具体“轴”之间进行再次换算，以得到最精准数据。

三、结束语

综上所述，要实现GCS2000大地坐标系统的转换，不仅需要做好对原始数据、模型与框架的整理、采用，还需要巧妙借助WGS84坐标系统以及布尔莎七参数模型作为转换参数作为数据分析的辅助工具。综合整合、综合分析，促进信息技术与原始框架资源之间的融合，从而实现相应的地理信息的攫取与转换，实现各坐标系统之间的搭建与交流，助推GCS2000大地坐标系统更进一步为大众服务。

参考文献：

[1]张训虎，刘晋虎，何川，等.2000国家大地坐标系转换常见问题分析[J].测绘通报，2016（9）：52-55.

[2]钱学飞，顾正雄.基于Excel的2000国家大地坐标系向地方坐标系转换的方法[J].地矿测绘，2017（4）：39-44.

[3]黄小明.地方启用2000国家大地坐标系的技术方法与研究--以温州为例[J].城市勘测，2016（3）：112-114.

[4]魏保峰，李国柱，倪曙，等.2000国家大地坐标与城市平面坐标转换方法的研究[J].测绘通报，2016（1）：57-61.