陳立民，馬雪萍，凌祥安

(1.鎮(zhèn)江市勘察測繪研究院，江蘇 鎮(zhèn)江 212004； 2.鎮(zhèn)江市土地勘測事務(wù)所，江蘇 鎮(zhèn)江 212004)

1 引 言

經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，自2008年7月1日起，我國全面啟用2000國家大地坐標(biāo)系(簡稱CGCS2000)，2000國家大地坐標(biāo)系與現(xiàn)行國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、銜接的過渡期為8年～10年[1]。根據(jù)全面推行使用2000國家大地坐標(biāo)系的要求，2018年12月14日，自然資源部發(fā)布2018年第55號公告，決定自2019年1月1日起停止向社會提供1954年北京坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系的基礎(chǔ)測繪成果。

由于復(fù)雜的歷史原因，鎮(zhèn)江市長期面臨著多個地方坐標(biāo)系共存、起算基準(zhǔn)不統(tǒng)一等問題，既不利于地方測繪地理信息工作的正常開展[2]，也不能滿足當(dāng)前城鄉(xiāng)發(fā)展、智慧城市建設(shè)的需要。對于城市測繪地理信息管理來說，在轄區(qū)內(nèi)建立并啟用適宜的、統(tǒng)一的CGCS2000平面坐標(biāo)系已成為當(dāng)前測繪基礎(chǔ)工作的重中之重[3]，這不僅是相關(guān)政策的基本要求，也是解決鎮(zhèn)江歷史問題、適應(yīng)城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展的迫切需要。

2 鎮(zhèn)江現(xiàn)有坐標(biāo)系概況

鎮(zhèn)江位于江蘇省西南部，地理位置在北緯31°37′～32°19′，東經(jīng)118°58′～119°58′之間，東西跨度約 95 km，南北跨度約 76 km，處于國家大地坐標(biāo)系統(tǒng)一3°帶第40帶西側(cè)。東、南接常州市，西為南京市，北與揚州市、泰州市隔江相望。

由于行政區(qū)劃管理、部門歸屬不同等歷史原因，鎮(zhèn)江市的平面坐標(biāo)系在整個地區(qū)并不統(tǒng)一。主要有中央子午線為120°的西安80坐標(biāo)系、中央子午線為120°的北京54坐標(biāo)系、中央子午線為119°30′的鎮(zhèn)江坐標(biāo)系。各類坐標(biāo)系下的測繪地理信息成果無法融合、不便共享，各套獨立坐標(biāo)系相鄰邊緣處的地理信息數(shù)據(jù)難以接邊。

鑒于此，為進一步促進全市測繪基準(zhǔn)建設(shè)的統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)化，促進全市測繪地理信息資源共享，更好地助力智慧鎮(zhèn)江和“多規(guī)合一”平臺建設(shè)，有效保障鎮(zhèn)江城市建設(shè)和經(jīng)濟社會發(fā)展，并滿足城市 1∶500地形圖測繪以及城市各類工程測量的需要，在不施加高程抵償面的基礎(chǔ)上，確定適合鎮(zhèn)江區(qū)域的中央子午線并建立基于CGCS2000的城市相對獨立平面坐標(biāo)系十分必要。

3 鎮(zhèn)江相對獨立平面坐標(biāo)系的建立

3.1 引入CGCS2000坐標(biāo)

在綜合分析鎮(zhèn)江及周邊地區(qū)現(xiàn)有控制成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合鎮(zhèn)江及周邊地區(qū)的JSCORS、B、C級GPS控制網(wǎng)，通過對鎮(zhèn)江市D級GNSS控制網(wǎng)起算點成果的更新，使其全面、均勻覆蓋全市，構(gòu)成基于省級現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)框架的控制網(wǎng)，實現(xiàn)了2000國家大地坐標(biāo)系、1954年北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系和全市GNSS控制點鎮(zhèn)江坐標(biāo)系成果之間的關(guān)系，建立了與江蘇省大地坐標(biāo)框架之間的聯(lián)系，為鎮(zhèn)江相對獨立平面坐標(biāo)系采用與CGCS2000坐標(biāo)系一致的參考橢球奠定了基礎(chǔ)。

3.2 不同投影方案分析

根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定和要求[4，5]，高程歸化和高斯投影的長度變形不得大于1/40000，即不得大于 2.5 cm/km，其長度變形才能滿足 1∶500地形圖測圖和市政工程施工放樣的需要。若城市地區(qū)高程大于 160 m或平面位置離開統(tǒng)一3°帶的中央子午線的東西方向距離大于 45 km范圍，其長度變形則超過規(guī)定的1/40000，應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)拇胧?/p>

(1)采用國家統(tǒng)一3°帶中央子午線120°的投影方案分析

經(jīng)測算，如果采用120°中央子午線，左湖立交橋以西區(qū)域的高斯投影長度變形值超過 2.5 cm/km，超限區(qū)域東西跨度為 53 km，最西側(cè)離中央子午線 98 km，變形超限區(qū)域面積為 2 234 km2，占鎮(zhèn)江市域面積比例為60%(具體如圖1、圖2所示)，最大變形量△s為 11.8 cm/km。

=11.8 cm/km

圖1 120°中央子午線投影變形超限區(qū)域

圖2 120°中央子午線每千米投影長度變形量

由此可見，采用中央子午線為120°的CGCS2000坐標(biāo)系，在鎮(zhèn)江全域約60%范圍內(nèi)，其投影長度變形量均不能滿足投影長度變形限差要求，不利于城市規(guī)劃建設(shè)和發(fā)展，此中央子午線不適合鎮(zhèn)江市。

(2)采用中央子午線119°30′的投影方案分析

中央子午線119°30′位于智慧大道西側(cè)，在鎮(zhèn)江市域的最西邊存在投影長度變形超限區(qū)域，超限區(qū)域東西最大跨度為 5.9 km，最西側(cè)離中央子午線 51 km，變形超限區(qū)域面積為 34.8 km2，占鎮(zhèn)江市域面積比例為0.91%(具體如圖3、圖4所示)，最大變形量△s為 3.2 cm/km。

=3.2 cm/km

圖3 119°30′中央子午線投影變形超限區(qū)域

圖4 119°30′中央子午線每千米投影長度變形量

綜上分析，采用中央子午線為119°30′投影方案，投影變形超限區(qū)域面積比較小，對常規(guī)測量影響不大。當(dāng)在這些區(qū)域進行較高精度的長度測量時，可同時進行高程歸化長度變形改正和高斯投影長度變形改正，減小長度變形超限產(chǎn)生的影響。對于精密工程測量，應(yīng)根據(jù)工程項目的實際情況，建立獨立坐標(biāo)系，以滿足工程的需要。

3.3 2018鎮(zhèn)江坐標(biāo)系的確定

通過比較分析，并經(jīng)相關(guān)專家論證，最終確定采用中央子午線為119°30′的相關(guān)參數(shù)建立鎮(zhèn)江相對獨立平面坐標(biāo)系，并命名為“2018鎮(zhèn)江坐標(biāo)系”。該系統(tǒng)采用高斯投影，中央子午線為119°30′，投影面為2000國家大地坐標(biāo)系采用的參考橢球面。

基于CGCS2000的2018鎮(zhèn)江坐標(biāo)系具有以下優(yōu)缺點：

(1)具有較好的成果共享性。鎮(zhèn)江東西跨度約1°，且采用一條中央子午線，轄市區(qū)的測繪數(shù)據(jù)可以不經(jīng)過投影換帶處理就可以實現(xiàn)共享，具有很強的實用性。

(2)具有較強的歷史沿革性。鎮(zhèn)江大量的測繪地理信息數(shù)據(jù)成果資料是在119°30′下測繪完成的，基于CGCS2000的2018鎮(zhèn)江坐標(biāo)系仍保留了原中央子午線，即保留了測繪作業(yè)習(xí)慣，兼顧了已有數(shù)據(jù)、資料和成果的延續(xù)性，又顧及將來發(fā)展的需要，可減少部分轉(zhuǎn)換工作。

(3)由于是自定義的中央子午線，在一定程度上增加了與國家坐標(biāo)系的銜接工作量。

4 城市相對獨立坐標(biāo)系與CGCS2000建立聯(lián)系

4.1 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)確定

在城市范圍內(nèi)均勻選取新舊坐標(biāo)系下的重合控制點和檢驗點，采用Bursa七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型進行參數(shù)計算，計算轉(zhuǎn)換參數(shù)的重合點數(shù)目不得少于6個。

4.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

通過國家測評的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件共26款，可選擇合適的一款或采用FME、GIS等具有投影變換功能的軟件對地理信息成果數(shù)據(jù)進行批量坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作，具體流程如圖5所示。

圖5 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換流程圖

對于標(biāo)準(zhǔn)分幅的DLG圖形數(shù)據(jù)，需要在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后重新進行分幅。沿著舊圖廓，處理面合并、重復(fù)注記刪除等問題，在新圖廓處需要補充植被符號、注記等信息，圖廓處的拓撲重建，以保證重新分幅的圖面整體的可讀性。

5 結(jié) 語

2018年12月，基于CGCS2000的2018鎮(zhèn)江坐標(biāo)系經(jīng)江蘇省測繪地理信息局批準(zhǔn)為鎮(zhèn)江市唯一合法的獨立坐標(biāo)系統(tǒng)。該地方坐標(biāo)系統(tǒng)對全市域范圍具有更好的控制性，能提供更高的測繪精度，同時又兼顧了全省的成果資料共享性和本地測繪使用的便捷性。該地方獨立坐標(biāo)系統(tǒng)的建立，不但將為全市自然資源事業(yè)未來的蓬勃發(fā)展埋下伏筆，同時也將為全市未來幾十年經(jīng)濟社會的快速發(fā)展提供更堅實更精確的基礎(chǔ)測繪服務(wù)。