馬曉偉

(永平縣林業(yè)和草原局，云南 永平 672600)

1 問題導出

隨著GIS、GPS、RS軟件在林業(yè)工作中應用的越來越廣泛，在森林和草原資源調(diào)查、森林資源管理“一張圖”年度更新、濕地資源管理、退耕還林、林業(yè)規(guī)劃作業(yè)設計等工作中產(chǎn)生相應的矢量數(shù)據(jù)，以永平縣為例，其矢量數(shù)據(jù)坐標系多采用WGS84、北京54坐標系和西安80坐標系，由于坐標系不統(tǒng)一，造成矢量數(shù)據(jù)在ArcGIS軟件中顯示的坐標不一致，同一位置的調(diào)查成果矢量數(shù)據(jù)不能準確地疊加在一起，給永平縣的林業(yè)管理工作造成諸多困擾。

為了使各類自然資源矢量數(shù)據(jù)成果通用，與國土、農(nóng)業(yè)等部門實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，根據(jù)國務院關(guān)于推廣使用2000國家大地坐標系的有關(guān)要求，自然資源部確定自2018年7月1日起全面使用2000國家大地坐標系(CGCS2000)。由于坐標系轉(zhuǎn)換需要本地參數(shù)，而參數(shù)是國家保密的，若使用91衛(wèi)圖助手軟件計算出本地參數(shù)，能在一定程度上提高工作效率，具有一定的實用價值。

2 所需軟件簡介

2.1 91衛(wèi)圖助手(免費版)軟件

91衛(wèi)圖助手(免費版)軟件具備強大的標注(勾繪)功能和圖層管理功能，支持 KML、SHP等多種格式矢量數(shù)據(jù)導入導出，支持WGS84、西安80、北京54、國家2000以及地方獨立坐標系等多種坐標系及投影。支持坐標系轉(zhuǎn)換、在線標注(勾繪)、格式轉(zhuǎn)換、矢量套合等多種功能，支持與ArcGIS軟件無縫對接。其Google Earth影像的坐標系為WGS84坐標系。

2.2 ArcGIS軟件

ArcGIS是由Esri公司開發(fā)研制的一套完整的GIS應用平臺。能實現(xiàn)林業(yè)和草原資源調(diào)查數(shù)據(jù)采集、編輯、分析和存儲等多種功能，已廣泛應用于林業(yè)工作中。其可以通過轉(zhuǎn)換參數(shù)對矢量數(shù)據(jù)進行投影坐標轉(zhuǎn)換，但尚無轉(zhuǎn)換參數(shù)計算功能。

3 北京54坐標系矢量數(shù)據(jù)在各種坐標下疊加結(jié)果

以“永平縣2008年造林項目的矢量數(shù)據(jù)(.shp格式，北京54坐標系)”為例進行探究，西安80坐標系轉(zhuǎn)換的方法和步驟與其一致。北京54坐標系矢量數(shù)據(jù)在ArcGIS軟件里分別與WGS84、西安80、國家2000坐標系的影像疊加后，由于各數(shù)據(jù)坐標系不一致，疊加的數(shù)據(jù)與影像有一定的位置偏移，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)與影像的完全套合，如圖1，圖2，圖3所示。

4 坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)的計算

不同坐標系矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換首要解決的問題就是坐標系轉(zhuǎn)換參數(shù)，而坐標系轉(zhuǎn)換參數(shù)是保密的，需通過當?shù)販y繪部門購買。這里所指的坐標系轉(zhuǎn)換參數(shù)(七參數(shù))是通過91衛(wèi)圖助手軟件工具“計算坐標系轉(zhuǎn)換參數(shù)”獲取到的。

圖1 北京54坐標系矢量數(shù)據(jù)與西安80坐標系疊加結(jié)果

圖2 北京54坐標系矢量數(shù)據(jù)與國家2000坐標系疊加結(jié)果

圖3 北京54坐標系矢量數(shù)據(jù)與WGS84坐標系疊加結(jié)果

4.1 求取公共點

打開91衛(wèi)圖助手軟件，在實用工具菜單下點擊“坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)”工具，彈出“計算坐標系轉(zhuǎn)換參數(shù)”對話框，點擊點0文本框，再點擊“請從地圖中取點”然后把鼠標移至91衛(wèi)圖助手軟件衛(wèi)星影像一個公共點上并點擊，WGS84坐標系經(jīng)緯度投影點0文本框中會出現(xiàn)經(jīng)緯度值(如：99.546188607,25.372653871)。點1、點2操作亦如此。

打開ArcGIS軟件，添加配準好的北京54坐標系柵格影像圖，在影像圖上找到與上述公共點相吻合的位置，記下其坐標值。打開91衛(wèi)圖助手軟件的“計算坐標系轉(zhuǎn)換參數(shù)”對話框，在“北京54坐標系高斯投影”下點擊0文本框并輸入記錄的坐標值(如：554951,207518)。點1、點2操作亦如此。這樣就獲得3組(點0、點1、點2)公共點坐標。

公共點建議使用3組以上，在同一位置且地貌點明顯，如房屋的拐角、道路的交叉口、池塘的拐角、田埂交叉點等，取點位置要處于一個村民委員會行政界線范圍之內(nèi)且平均分布，則91衛(wèi)圖助手和ArcGIS軟件公共點匹配的精度就高；若范圍過大，則2個軟件公共點匹配的吻合度會有偏差，精度有所降低。

4.2 計算并保存坐標系轉(zhuǎn)換參數(shù)

在獲得3組公共點的坐標后，輸入永平縣中央子午線：99度，之后點擊“計算參數(shù)”、“計算坐標系轉(zhuǎn)換參數(shù)”對話框的“轉(zhuǎn)換參數(shù)(七參數(shù))”，就自動計算出數(shù)值，最后點擊“保存參數(shù)”，將計算的參數(shù)保存為“坐標轉(zhuǎn)換參數(shù).txt”文本文檔，以備后期使用(圖4，圖5)。

圖4 91衛(wèi)圖助手軟件“計算坐標系轉(zhuǎn)換參數(shù)”

5 矢量數(shù)據(jù)坐標系的轉(zhuǎn)換

5.1 北京54坐標系轉(zhuǎn)換為WGS84坐標系

打開91衛(wèi)圖助手軟件，在矢量標繪菜單下點擊“加載矢量”工具,打開.shp文件，在彈出的“打開矢量文件”對話框中添加“2008年造林項目.shp”文件，“坐標投影”選擇“北京54坐標系高斯投影”，并導入已存儲好的“坐標轉(zhuǎn)換參數(shù).txt”,點擊確定，“2008年造林項目.shp”矢量數(shù)據(jù)就與91衛(wèi)圖助手軟件Google Earth影像疊加在一起(圖6)，實現(xiàn)了北京54坐標系向WGS84坐標系的轉(zhuǎn)換。

圖5 保存的坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)

圖6 坐標系疊加結(jié)果Fig.6 Overlapping results of coordinate systems

5.2 WGS84坐標系轉(zhuǎn)換為國家2000坐標系

根據(jù)參考文獻[4]文章的引述及分析，在坐標系的實現(xiàn)精度范圍內(nèi)，國家2000坐標系與WGS84坐標系是一致的，即WGS84坐標系的矢量數(shù)據(jù)不需要轉(zhuǎn)換參數(shù)就可直接轉(zhuǎn)換為國家2000坐標系。

在91衛(wèi)圖助手軟件矢量標繪菜單下點擊保存矢量，在彈出的“保存矢量文件”對話框中選中“2008年造林項目”→保存形式為“.shp”→選擇保存文件的位置→坐標投影為“國家2000坐標系高斯投影”→確定，即可實現(xiàn)WGS84坐標系向國家2000坐標系的轉(zhuǎn)換。

6 結(jié)語

通過利用91衛(wèi)圖助手軟件計算出來的坐標系轉(zhuǎn)換參數(shù)實現(xiàn)了北京54、西安80、WGS84、國家2000坐標系之間的相互轉(zhuǎn)換，在ArcGIS軟件中使各調(diào)查成果矢量數(shù)據(jù)能夠充分吻合，解決了基層林業(yè)工作中基礎(chǔ)矢量數(shù)據(jù)坐標系轉(zhuǎn)換問題，促進各部門、各行業(yè)矢量數(shù)據(jù)的直接對接，達到信息共享，同時助力于坐標系轉(zhuǎn)換工作。