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2000國家大地坐標系轉換方法和技巧(一)
作者:蘭冶工業設計研究院    發布于:2018-09-28 15:43:22    文字:【】【】【广西快3计划微信群

一、2000國家大地坐標系的定義

 

  國家大地坐標系的定義包括坐標系的原點、三個坐標軸的指向、尺度以及地球橢球的4個基本參數的定義。2000國家大地坐標系的原點為包括海洋和大氣的整個地球的質量中心;2000國家大地坐標系的Z軸由原點指向歷元2000.0的地球參考極的方向,該歷元的指向由國際時間局給定的歷元為1984.0的初始指向推算,定向的時間演化保證相對于地殼不產生殘余的全球旋轉,X軸由原點指向格林尼治參考子午線與地球赤道面(歷元2000.0)的交點,Y軸與Z軸、X軸構成右手正交坐標系。采用廣義相對論意義下的尺度。2000國家大地坐標系采用的地球橢球參數的數值為:

 

長半軸                    a=6378137m

 

扁率                f=1/298.257222101

 

地心引力常數 GM=3.986004418×1014m3s-2

 

自轉角速度     ω=7.292l15×10-5rads-1

 

 

 

  其它參數見下表:

 

 

  采用2000國家大地坐標系后仍采用無潮汐系統。

 

  

 

二、點位坐標轉換方法

 

  (一)模型選擇

 

  全國及省級范圍的坐標轉換選擇二維七參數轉換模型;省級以下的坐標轉換可選擇三維四參數模型或平面四參數模型。對于相對獨立的平面坐標系統與2000國家大地坐標系的聯系可采用平面四參數模型或多項式回歸模型。坐標轉換模型詳見本指南第六部分。

 

  (二)重合點選取

 

  坐標重合點可采用在兩個坐標系下均有坐標成果的點。但最終重合點還需根據所確定的轉換參數,計算重合點坐標殘差,根據其殘差值的大小來確定,若殘差大于3倍中誤差則剔除,重新計算坐標轉換參數,直到滿足精度要求為止;用于計算轉換參數的重合點數量與轉換區域的大小有關,但不得少于5個。

 

  (三)模型參數計算

 

  用所確定的重合點坐標,根據坐標轉換模型利用最小二乘法計算模型參數。

 

  (四)精度評估與檢核

 

  用上述模型進行坐標轉換時必須滿足相應的精度指標,具體精度評估指標及評估方法見附件中相關內容。選擇部分重合點作為外部檢核點,不參與轉換參數計算,用轉換參數計算這些點的轉換坐標與已知坐標進行比較進行外部檢核。應選定至少6個均勻分布的重合點對坐標轉換精度進行檢核。

 

 

  (五)數據庫中點位坐標轉換模型參數計算的區域選取

 

  對于1980西安坐標系下的數據庫,采用全國數據計算的一套模型參數可滿足1:5萬及1:25萬比例尺數據庫轉換的精度要求;采用全國數據計算的六個分區的模型參數可滿足1:1萬比例尺數據庫轉換的精度要求。對于1954年北京坐標系下的數據庫的轉換,采用全國數據計算的六個分區的模型參數可滿足1:5萬及1:25萬比例尺數據庫轉換的精度要求;按(2°×3°)進行分區計算模型參數可滿足1:1萬比例尺數據庫轉換的精度要求。

 

 

三、1:2.5-1:25萬數據庫的轉換

 

  (一)按國家基本比例尺地形圖分幅組織的數據庫

 

  按國家基本比例尺地形圖分幅組織的圖形數據(DLG、DEM、DRG),依據以下方案進行轉換。

 

  1、1:2.5-1:10萬DLG數據庫轉換

 

  (1)1954年北京坐標系下1:2.5-1:10萬DLG數據庫轉換

 

  a、依據相應比例尺分幅進行區域劃分,分兩步完成坐標轉換。首先進行橢球體變換,再利用對應的比例尺圖幅區域的X、Y坐標平移量進行坐標平移;

 

  b、依據2000國家大地坐標系下對應的比例尺標準分幅圖廓進行數據裁切,區域邊緣圖幅中的數據空白區利用相鄰圖幅數據進行補充;

 

  c、添加2000國家大地坐標系下的方里格網層,刪除原方里格網數據層;

 

  d、完成圖廓更改、數據編輯、數據接邊、拓撲重建、數據入庫等數據后處理及建庫工作;

 

  e、圖幅換帶接邊:采用右圖(1954年北京坐標系)接左圖(2000國家大地坐標系)時,先進行右圖的橢球體與換帶轉換,在左帶中利用左圖的平移量進行右圖的坐標平移,完成接邊后保存在左帶中的右圖(備份)成果。返回右圖取消先前換帶接邊加入的平移量,并進行投影變換,最后利用右帶自身的平移量完成平移后,方可與其相鄰的右圖接邊;

 

  f、對基礎地理信息數據庫元數據相關條目進行更改。

 

  (2)1980西安坐標系下1:2.5-1:10萬DLG數據庫轉換

 

  依據相應比例尺分幅進行區域劃分,不考慮橢球體變換,直接利用對應的比例尺圖幅區域的X、Y坐標平移量進行坐標平移;然后按照1954年北京坐標系下DLG數據庫轉換的b~f對應步驟進行。

 

  2、1:2.5-1:10萬DRG數據庫轉換

 

  原數據為300~500dpi的原版印刷地圖經掃描糾正生成的RGB柵格數據,無圖幅間要素的接邊處理。

 

  (1)1954年北京坐標系下1:2.5-1:10萬DRG數據庫轉換

 

  a、考慮橢球變換及對應圖廓角點的X、Y坐標平移量,計算1954年北京坐標系分幅圖廓角點在2000國家大地坐標系下的坐標,并修改數據頭文件中相應的定位坐標;

 

  b、在DRG數據上疊加2000國家大地坐標系下新的大地控制基礎層(圖廓及方里格網等),新圖廓中數據空白或數據出圖區域不做圖紋補充和裁減;

 

  c、在圖例中添加2000國家大地坐標系下新的控制基準說明條款;

 

  d、完成數據合層,并保持DRG數據的原有分辨率;

 

  e、更改元數據中相關內容,增加1954年北京坐標系標準分幅的圖廓四角點在2000國家大地坐標系下坐標,計算2000國家大地坐標系標準分幅的圖廓四角點的坐標。

 

  轉換后數據為2000國家大地坐標系坐標、1954年北京坐標系分幅。

 

  (2)1980西安坐標系下1:2.5-1:10萬DRG數據庫轉換

 

  獲取圖幅對應比例尺圖幅圖廓角點的X、Y坐標平移量,根據平移量計算圖幅定位坐標,修改數據頭文件;然后按照1954年北京坐標系到2000國家大地坐標系的1:2.5-1:10萬DRG數據庫轉換的b~e步驟進行。

 

  轉換后數據為2000國家大地坐標系坐標、1980年西安坐標系分幅。

 

  3、1:2.5-1:10萬DEM數據庫轉換

 

  原數據為25米分辨率的灰階(256個)柵格數據,建庫數據圖幅間接邊處理完好。此數據轉換可有兩種方式:一種是依據2000國家大地坐標系下DLG相關圖層數據(等高線、高程點)重新生成DEM(見DEM數據生產規范),一種是進行DEM數據的轉換。以下給出DEM數據轉換方法。

 

  (1)1954年北京坐標系下1:2.5-1:10萬DEM數據庫轉換

  a、按照比例尺對應圖幅分塊,在需補充內容的鄰接邊各增加一個相應比例尺圖幅;

  b、考慮橢球變換及相應的比例尺圖幅的X、Y坐標平移量,求得X、Y坐標改正值;

  c、根據坐標改正值進行圖幅坐標平移,同時,參考像素分辨率確定起算坐標進行數據重采樣;

  d、按2000國家大地坐標系新的圖廓及重疊像素進行圖幅裁切,更改數據頭文件中定位坐標;

  e、修改元數據相關條目。

 

  (2)1980西安坐標系下1:2.5-1:10萬DEM數據庫轉換

  a、按照相應比例尺對應圖幅分塊,在需補充內容的鄰接邊各增加一個相應比例尺圖幅;

  b、依據相應的比例尺圖幅的X、Y坐標平移量,進行圖幅坐標平移,并參考像素分辨率確定起算坐標完成數據重采樣;

  c、d按1954年北京坐標系1:2.5-1:10萬DEM數據庫轉換的d、e步驟進行。

 

  4、1:25萬DLG數據庫轉換

  (1)將1:25萬分幅的平面坐標平移量轉換為對應的經、緯度平移量或直接獲取對應圖幅的經、緯度平移量;

  (2)根據1:25萬分幅的經、緯度平移量,完成1:25萬經緯度數據到2000國家大地坐標系經緯度數據的轉換(1954年北京坐標系需同時考慮橢球體變化和平移量);

  (3)依據2000國家大地坐標系下對應的1:25萬標準分幅圖廓進行數據裁切,區域邊緣圖幅中的數據空白區利用相鄰圖幅數據進行補充;

  (4)數據后處理,包括:圖廓更改、新格網層添加、數據編輯、數據接邊、拓撲重建、數據入庫等;

  (5)更改元數據文件。

 

  5、1:25萬DEM數據庫轉換

  (1)利用2000國家大地坐標系對應的DLG數據層,重新內插生成DEM;

  (2)依據新的DEM更改元數據文件。

 

  (二)按其它方式建立的數據庫

 

  1、按區域建立的圖形數據庫

 

  按區域(省、地區、流域等)建立的圖形數據庫(DLG、DEM、DRG),可先分帶分塊分層完成轉換,參照以上相應比例尺基礎地理信息數據庫的轉換方案轉換后拼接合成。

  1:10萬-1:25萬數據庫,依1:25萬數據庫轉換方案逐塊進行轉換,再整體拼接合成;按非高斯投影方式組織的,將原數據經緯網30′×30′或15′×15′交點作為坐標轉換參考點,計算這些參考點在2000國家大地坐標系下的坐標,利用地理信息軟件進行圖形糾正,完成數據轉換。

 

  2、按線性條帶建立的圖形數據庫

  按線性條帶(境界、河流、交通線、管道線等)建立的圖形數據庫,可依據條帶的方向、長短等分段進行,再拼接合成;也可通過條帶中一定密度地物點的兩套坐標,通過軟件逐點進行糾正。具體方法:

  分塊糾正:對于1:1萬分塊,按1:1萬數據轉換方案逐塊糾正后接邊合成;對于1:5萬分塊,按1:2.5-1:10萬數據轉換方案逐塊糾正后接邊合成;

  逐點糾正:依據數據精度,建立一定密度(1:1萬100米格網點、1:5萬2000米格網點)的坐標轉換參考點,計算這些參考點在新坐標系下的坐標,利用地理信息軟件完成數據轉換。

 

  3、按無固定分幅分區建立的圖形數據庫

  按無固定分幅分區建立的圖形數據,根據坐標系、比例尺及數據主體所在的圖幅、數據的組織方式、產品類型(DLG、DEM、DRG)等,參照相應比例尺的轉換方案,實施數據轉換。

 

  4、DOM數據庫轉換

  原數據為航空或航天遙感獲取的黑白或彩色影像數據,是連續的灰度(全色)或RGB(彩色)柵格數據,分辨率有多種方式(主要包括用于1:5地形圖測繪的各種分辨率航空影像,以及用于專題調查的10米、15米、30米等衛星影像)。影像數據轉換可參照下列方式進行。

  對于已按數據庫組織方式加工與處理的DOM數據,可采用1:2.5-1:10萬DEM的數據轉換方法,也可采用計算各景影像有效圖邊的4點在2000國家大地坐標系下的坐標來重新定位的方式。

  對于尚未按數據庫組織方式加工與處理的DOM數據,可采用1:2.5-1:10萬DRG的數據轉換方法,不再添加新的控制基礎信息。

  分辨率5米-30米的數據,需依據其數據主體所在的1:25萬圖幅區域來選用1:25萬對應圖幅的綜合坐標改正值;對于分辨率在2米到5米間的數據,需依據其數據主體所在的1:5萬圖幅區域來選用1:5萬對應圖幅的綜合坐標改正值;由此確定各自的X、Y方向平移像素數對應的坐標值(直接取1:25萬或1:5萬綜合坐標改正值,或由像素數×像素分辨率求得)。按高斯投影、分像對(分景)組織的高分辨率影像數據,參照1:1萬DOM轉換技術方案進行轉換。

  

 

 

 

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