溫旭，劉立，吉淵明

(1.浙江省第一測(cè)繪院，浙江 杭州 310023； 2.浙江省測(cè)繪科學(xué)技術(shù)研究院，浙江 杭州 310023)

1 引 言

根據(jù)要求，國(guó)土資源數(shù)據(jù)需完成2000國(guó)家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換工作[1]。由于“一張圖”、不動(dòng)產(chǎn)統(tǒng)一登記等系統(tǒng)在工作日一直不間斷地在線為國(guó)土資源單位提供服務(wù)，為了解決時(shí)間緊、數(shù)據(jù)量大等困難，采用高效的FME(Feature Manipulate Engine)作為底層數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)在線國(guó)土資源存量2000國(guó)家大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換平臺(tái)，平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)空間數(shù)據(jù)的分析、轉(zhuǎn)換等功能，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)試和完成上線工作，保障了國(guó)土資源業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在縱向省、市、區(qū)和橫向與市直各部門之間的無(wú)縫銜接和正常業(yè)務(wù)開(kāi)展。

FME可以高效地轉(zhuǎn)換不同的空間數(shù)據(jù)，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本[2～5]。國(guó)土數(shù)據(jù)是以圖層的形式來(lái)存儲(chǔ)的，因此在進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)，也需要按照?qǐng)D層的形式，一個(gè)圖層一個(gè)圖層地進(jìn)行轉(zhuǎn)換[6]。

2 技術(shù)路線

2000國(guó)家大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換平臺(tái)是基于B/S架構(gòu)，采用FME Server技術(shù)作為支撐，實(shí)現(xiàn)國(guó)土資源存量數(shù)據(jù)的在線坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能，嵌入各種計(jì)算模型[7，8]，支持圖幅改正量計(jì)算和轉(zhuǎn)換，同時(shí)提供安全管理相關(guān)模塊、數(shù)據(jù)檢驗(yàn)相關(guān)模塊[9]。平臺(tái)對(duì)空間和非空間數(shù)據(jù)進(jìn)行了語(yǔ)義描述，抽取、變換和加載功能封裝為數(shù)據(jù)異構(gòu)集成函數(shù)，有數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計(jì)、抽析、聚合和分類等多種算法，同時(shí)建立函數(shù)與函數(shù)之間的調(diào)用通道，實(shí)現(xiàn)了各函數(shù)的處理結(jié)果都能被下一個(gè)函數(shù)調(diào)用。平臺(tái)結(jié)構(gòu)包括用戶層(坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的用戶)、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換層(實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)檢驗(yàn)、安全管理、權(quán)限管理等功能)、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換支撐層(為空間格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、流程定義提供在線服務(wù)支持)和設(shè)施層(系統(tǒng)運(yùn)行提供網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和硬件環(huán)境支持)。平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 2000國(guó)家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換平臺(tái)結(jié)構(gòu)

平臺(tái)開(kāi)發(fā)的技術(shù)流程圖如圖2所示。

圖2 2000國(guó)家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換技術(shù)流程

部、省廳國(guó)土資源空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換點(diǎn)位的精度在圖上中誤差不應(yīng)超過(guò) 0.1 mm，具體技術(shù)指標(biāo)要求如表1所示。

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換點(diǎn)位精度指標(biāo) 表1

3 轉(zhuǎn)換模型和參數(shù)建立

國(guó)土資源存量數(shù)據(jù)主要有“一張圖”、影像數(shù)據(jù)、不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)及其他存量數(shù)據(jù)，各類數(shù)據(jù)的比例尺主要覆蓋1∶500～ 1∶10 000。

(1)格網(wǎng)改正法

對(duì)于比例尺小于1∶1萬(wàn)(含)的“一張圖”國(guó)土資源空間數(shù)據(jù)。由于部-廳-局采用標(biāo)準(zhǔn)的1980西安坐標(biāo)系垂直管理，數(shù)據(jù)必須保持一致性，需采用自然資源部構(gòu)建的1980西安坐標(biāo)系到2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的1∶1萬(wàn)地形圖圖幅修正量。利用格網(wǎng)改正方法，通過(guò)內(nèi)插擬合格網(wǎng)坐標(biāo)點(diǎn)的校正，實(shí)現(xiàn)2000國(guó)家大地坐標(biāo)系坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。浙江省圖幅改正量如圖3所示。

圖3 圖幅改正量示意圖

(2)仿射變換法

對(duì)于比例尺1∶2 000(含)至1∶10 000(不含)的影像數(shù)據(jù)和國(guó)土資源空間數(shù)據(jù)，基于浙江省CORS參考站2000國(guó)家大地坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系同名的坐標(biāo)，求解轉(zhuǎn)換模型參數(shù)，根據(jù)模型殘差評(píng)估坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型的精度，并通過(guò)仿射變換方法實(shí)現(xiàn)2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。仿射變換法相對(duì)于格網(wǎng)改正法其轉(zhuǎn)換效率更高，同時(shí)轉(zhuǎn)換成果精度符合規(guī)范要求。仿射變換函數(shù)為：

x′=Ax+By+C

y′=Dx+Ey+F

其中x和y為輸入數(shù)據(jù)的坐標(biāo)，x′和y′是變換后的坐標(biāo)，A、B、C、D、E和F通過(guò)比較源控制點(diǎn)與目標(biāo)控制點(diǎn)的來(lái)確定。

(3)二維四參數(shù)法

對(duì)于大比例尺(1∶500)空間數(shù)據(jù)，主要是指國(guó)土資源不動(dòng)產(chǎn)登記系統(tǒng)數(shù)據(jù)，可利用空間數(shù)據(jù)地方坐標(biāo)系的控制點(diǎn)成果與2000國(guó)家大地坐標(biāo)系成果計(jì)算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。轉(zhuǎn)換采用的坐標(biāo)格式為平面坐標(biāo)，采用的二維四參數(shù)轉(zhuǎn)換公式如下：

其中x0、y0平移參數(shù)，α為旋轉(zhuǎn)參數(shù)，1+m為尺度參數(shù)。x2、y2為輸出平面直角坐標(biāo)，x1、y1為輸入平面直角坐標(biāo)。

4 轉(zhuǎn)換精度與檢查

(1)仿射變換法精度

仿射變換模型利用浙江省86座基準(zhǔn)站1980西安坐標(biāo)系成果與2000國(guó)家大地坐標(biāo)系成果，計(jì)算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型參數(shù)，L方向坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中誤差小于 1.5 cm，B方向坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中誤差小于 0.8 cm，可以用于 1∶2 000(含)至 1∶10 000(不含)影像數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

(2)二維四參數(shù)法精度

利用安吉縣國(guó)土部門10座C級(jí)GNSS控制點(diǎn)的地方坐標(biāo)系成果與2000國(guó)家大地坐標(biāo)系成果，計(jì)算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型參數(shù)。10座C級(jí)GNSS控制點(diǎn)的x方向坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中誤差小于 1.5 cm，y方向坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中誤差小于 0.8 cm，滿足精度轉(zhuǎn)換要求，通過(guò)二維四參數(shù)法實(shí)現(xiàn)大比例尺空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

為了驗(yàn)證安吉縣大比例尺的空間數(shù)據(jù)的精度，在安吉縣主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)均勻選擇了56個(gè)一級(jí)GNSS控制點(diǎn)(檢核點(diǎn))進(jìn)行精度檢測(cè)，采用網(wǎng)絡(luò)RTK的方法采集一級(jí)GNSS控制點(diǎn)的2000國(guó)家大地坐標(biāo)系坐標(biāo)與轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)庫(kù)中的同名點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行比較，點(diǎn)位略圖如圖4所示。

56個(gè)檢核點(diǎn)的x方向坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中誤差小于 2.0 cm，y方向坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中誤差小于 2.5 cm。滿足精度轉(zhuǎn)換要求，56個(gè)檢核點(diǎn)的轉(zhuǎn)換精度比較如表2所示。

圖4檢核點(diǎn)位略圖

檢核點(diǎn)轉(zhuǎn)換精度比較 表2

(3)數(shù)據(jù)一致性檢查

將1980西安坐標(biāo)系矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)等空間數(shù)據(jù)與已有的2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的空間數(shù)據(jù)疊加后，進(jìn)行數(shù)據(jù)相互關(guān)系比較，空間數(shù)據(jù)、影像、矢量數(shù)據(jù)等疊加前后關(guān)系一致，如圖5、圖6所示。

圖5 1980西安坐標(biāo)系套合 圖6 2000國(guó)家大地坐標(biāo)系套合

(4)數(shù)據(jù)完整性檢查

同時(shí)為保證轉(zhuǎn)換前后數(shù)據(jù)的完整性，對(duì)國(guó)土資源空間數(shù)據(jù)的記錄數(shù)進(jìn)行檢查。通過(guò)查詢語(yǔ)句對(duì)原始數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄數(shù)統(tǒng)計(jì)，將兩者記錄數(shù)進(jìn)行比對(duì)，前后數(shù)量一致，即完成了所有數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

5 結(jié) 語(yǔ)

自然資源部統(tǒng)一構(gòu)建的圖幅改正轉(zhuǎn)換法，不受比例尺及范圍的限制，不受GIS軟件平臺(tái)的限制，同一個(gè)要素點(diǎn)其坐標(biāo)轉(zhuǎn)換結(jié)果一致。影像數(shù)據(jù)全省使用統(tǒng)一的2000國(guó)家大地坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系的CORS參考站同名坐標(biāo)，確保各市縣轉(zhuǎn)換結(jié)果的唯一性和無(wú)縫拼接。房產(chǎn)數(shù)據(jù)更新方法是每日更新，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換必須在非工作時(shí)間進(jìn)行，數(shù)據(jù)由2000國(guó)家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換平臺(tái)直接讀取，完成不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)坐標(biāo)的高效轉(zhuǎn)換，滿足了國(guó)土資源存量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的質(zhì)量和時(shí)間的要求，保障了國(guó)土資源工作對(duì)不同比例尺的轉(zhuǎn)換需求。