李娜，黎波，楊志敏，王麗麗

(1.四川永鴻測繪有限公司，四川 成都 610036； 2.成都市勘察測繪研究院，四川 成都 610081；3.武漢市測繪研究院，湖北 武漢 430022； 4.廣東省有色地質(zhì)測繪院，廣東 廣州 510080)

基于ArcGIS的CGCS2000坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

李娜1*，黎波2，楊志敏3，王麗麗4

(1.四川永鴻測繪有限公司，四川 成都 610036； 2.成都市勘察測繪研究院，四川 成都 610081；3.武漢市測繪研究院，湖北 武漢 430022； 4.廣東省有色地質(zhì)測繪院，廣東 廣州 510080)

我國目前正在推行CGCS2000國家大地坐標(biāo)系，但是在我國大部分城市的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)都是基于城市獨(dú)立坐標(biāo)系中，因此，本文在基于實(shí)際工程應(yīng)用中，研究了如何利用ArcGIS軟件，將適量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)從地方坐標(biāo)系到CGCS2000國家大地坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，對(duì)實(shí)際工作具有一定的指導(dǎo)意義。

ArcGIS；CGCS2000；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

1 引 言

在我國，由于工作需要，各個(gè)城市基本上建立了城市獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)。在實(shí)際作業(yè)中，所有測繪工作都是基于地方坐標(biāo)系進(jìn)行，包括地形圖測繪、地理國情普查、土地變更調(diào)查等。在全國范圍內(nèi)，為了建立統(tǒng)一的基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)省市地區(qū)的數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，我國建立了CGCS2000國家大地坐標(biāo)系。因此，需要將所有的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)由本地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到CGCS2000國家大地坐標(biāo)，而且包括原有的1954北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)均要轉(zhuǎn)換到CGCS2000國家大地坐標(biāo)系。在實(shí)際工作中，主要應(yīng)用到的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)包括控制點(diǎn)數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)等。本文在基于實(shí)際工程應(yīng)用中，研究了如何利用ArcGIS軟件，將矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)從地方坐標(biāo)系到CGCS 2000國家大地坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換。

2 基礎(chǔ)測繪成果轉(zhuǎn)換到CGCS2000坐標(biāo)系

國家測繪局在啟用CGCS2000坐標(biāo)系的同時(shí)，發(fā)布了《啟用2000國家大地坐標(biāo)系實(shí)施方案》和《現(xiàn)有測繪成果轉(zhuǎn)換到2000國家大地坐標(biāo)系技術(shù)指南》。實(shí)施方案中指出，地方的地理信息數(shù)據(jù)庫，應(yīng)該建立與CGCS2000國家大地坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并且轉(zhuǎn)換成CGCS2000國家大地坐標(biāo)系。

地方坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到CGCS2000國家大地坐標(biāo)系，在城市地區(qū)可以采用平面四參數(shù)方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。主要的過程主要有：①建立4個(gè)以上控制點(diǎn)的控制點(diǎn)對(duì)，既有地方坐標(biāo)系的成果，又有CGCS2000國家大地坐標(biāo)系的成果；①利用坐標(biāo)對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算出平面四參數(shù)；①評(píng)估轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度，精度達(dá)到要求，即可以進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

在進(jìn)行基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換時(shí)，各個(gè)城市測繪單位開發(fā)了自己的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工具，本文根據(jù)方案的實(shí)際情況，利用ArcGIS軟件，進(jìn)行地方坐標(biāo)系到國家坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，其中矢量數(shù)據(jù)采用的是ArcGIS的空間校正功能，柵格數(shù)據(jù)采用的方法是ArcGIS的柵格配準(zhǔn)功能。

3 基于矢量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

在ArcGIS中的矢量數(shù)據(jù)以地形圖數(shù)據(jù)為主，地形圖的繪制，主要是在城市獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)下進(jìn)行的，將城市獨(dú)立坐標(biāo)系下的地形圖轉(zhuǎn)換到CGCS2000國家大地坐標(biāo)系，可以采用ArcGIS空間校正功能。ArcGIS的空間校正工具是將圖層的坐標(biāo)從一個(gè)位置轉(zhuǎn)換到另一位置，實(shí)際上就是將圖層進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，需要進(jìn)行縮放、平移和旋轉(zhuǎn)。變換過程是針對(duì)某一要素類內(nèi)的所有要素統(tǒng)一執(zhí)行的，通常用于將以數(shù)字化儀創(chuàng)建的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成地圖上所表示的實(shí)際單位。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(1)打開需要轉(zhuǎn)換的圖層，并且讓圖層處于編輯狀態(tài)下，如圖1所示。

圖1 ArcGIS圖層編輯器示意圖

(2)添加空間校正工具，在空間校正-校正數(shù)據(jù)中設(shè)置要轉(zhuǎn)換的圖層，把需要轉(zhuǎn)換的圖層進(jìn)行打鉤，如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)換圖層設(shè)置

(3)定義空間校正方法，設(shè)置空間校正的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換對(duì)，及在ArcGIS中點(diǎn)空間校正-鏈接-打開鏈接文件，通過查看鏈接表可以看到坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的殘差基本情況，判斷是否有粗差出現(xiàn)，如果出現(xiàn)粗差，需要剔除后重新導(dǎo)入計(jì)算，直至合格為止。此步驟是通過已有的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換對(duì)，利用ArcGIS的空間校正方法，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的獲取，如圖3所示。

圖3 ArcGIS定義空間校正

(4)進(jìn)行矢量數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，即點(diǎn)擊空間校正-校正，即完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

(5)完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換后，需要在其屬性中定義正確的坐標(biāo)信息，才能顯示出來。

4 基于柵格數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

柵格數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換主要對(duì)象為航片、衛(wèi)片和無人機(jī)拍攝的影像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式主要為tiff、img格式等。在ArcGIS 中，柵格數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與矢量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換操作步驟類似，也是通過選取坐標(biāo)轉(zhuǎn)換對(duì)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，不同的是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的對(duì)象是柵格數(shù)據(jù)。

(1)添加?xùn)鸥衽錅?zhǔn)工具，在柵格配準(zhǔn)工具條中選中需要編輯的圖層，如圖5所示。

圖5 ArcGIS柵格配置工具表

(2)添加坐標(biāo)轉(zhuǎn)換對(duì)，設(shè)置空間校正的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換對(duì)。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換對(duì)是已有的坐標(biāo)對(duì)，事先可以放置在Excel中，在這里直接導(dǎo)入數(shù)據(jù)即可，如圖6所示。

圖6 ArcGIS中添加坐標(biāo)轉(zhuǎn)換對(duì)

(3)點(diǎn)擊柵格配準(zhǔn)-更新柵格配準(zhǔn)，或者將數(shù)據(jù)重新導(dǎo)出，及完成柵格數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

5 轉(zhuǎn)換的精度分析

本文利用2 000 km21∶1 000的地形圖作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選取了40個(gè)分布較均勻的控制點(diǎn)，作為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換對(duì)。通過建立鏈接數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，如圖7所示，內(nèi)符合精度均方根誤差為 0.000 040 m，將 2 000 km2的矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，與標(biāo)準(zhǔn)的矢量圖進(jìn)行套合后，如圖8所示，其坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的外符合精度都在 1 mm以下，精度符合規(guī)范要求。

圖7 建立鏈接

圖8 外符合精度

圖9是柵格轉(zhuǎn)換后與矢量圖的疊加效果，可以看出轉(zhuǎn)換到CGCS2000的影像圖與地形圖疊加效果好，滿足相關(guān)規(guī)范要求。

圖9 轉(zhuǎn)換效果圖

6 結(jié) 論

本文介紹的基于ArcGIS進(jìn)行柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，無需開發(fā)新的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件，就可以實(shí)現(xiàn)地形圖、影像圖等數(shù)據(jù)從地方獨(dú)立坐標(biāo)系到CGCS2000國家獨(dú)立坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，且坐標(biāo)轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換精度滿足規(guī)范要求。

[1] 潘元進(jìn)，何美琳，李聰?shù)? 2000坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模型的試驗(yàn)分析與研究[J]. 測繪工程；2012(4).

[2] 李平，盧立. ArcGIS中幾種坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法的應(yīng)用研究[J]. 城市勘測，2012(1).

[3] 李克恭. 甘肅CGCS2000基礎(chǔ)測繪成果轉(zhuǎn)換方法研究 [J]. 測繪與空間地理信息，2015，38(11).

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[5] 李恒民，陳永波，李娜等. 基于ArcGIS Engine的地圖投影與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 城市勘測，2012(5).

CGCS2000 Coordinate Transformation Based on ArcGIS

Li Na1，Li Bo2，Yang Zhimin3，Wang Lili4

(1.Sichuan Yong Hong surveying and mapping Co.，Ltd. Chendu 610036，China；2.Chengdu Institute of Survey & Investigation，Chendu 610081，China；3.Wuhan Geomatics Institute，Wuhan 430022，China；4.Guangdong Nonferrous Geological Surveying and Mapping Institute，Guangzhou 510080，China)

China is currently implementing the CGCS 2000 geodetic coordinate system，but the data in most cities is based on the urban independent coordinate system. Therefore，based on practical engineering application，this paper introduces the method of how to make use of the ArcGIS software to realize the coordinate transformation. It has has certain directive significance on the work.

ArcGIS；CGCS2000；Coordinate Transformation

1672-8262(2016)06-97-03

P226.3

B

2016—08—05

李娜(1982—)，女，碩士，工程師，主要負(fù)責(zé)項(xiàng)目生產(chǎn)安排、組織管理工作。

國家自然科學(xué)基金(41504023)