【技術(shù)】2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換指南

現(xiàn)有測(cè)繪成果轉(zhuǎn)換到2000國家大地坐標(biāo)系

技術(shù)指南

一、2000國家大地坐標(biāo)系的定義

國家大地坐標(biāo)系的定義包括坐標(biāo)系的原點(diǎn)、三個(gè)坐標(biāo)軸的指向、尺度以及地球橢球的4個(gè)基本參數(shù)的定義。2000國家大地坐標(biāo)系的原點(diǎn)為包括海洋和大氣的整個(gè)地球的質(zhì)量中心;2000國家大地坐標(biāo)系的Z軸由原點(diǎn)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(shí)間局給定的歷元為1984.0的初始指向推算，定向的時(shí)間演化保證相對(duì)于地殼不產(chǎn)生殘余的全球旋轉(zhuǎn)，X軸由原點(diǎn)指向格林尼治參考子午線與地球赤道面(歷元2000.0)的交點(diǎn)，Y軸與Z軸、X軸構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系。采用廣義相對(duì)論意義下的尺度。2000國家大地坐標(biāo)系采用的地球橢球參數(shù)的數(shù)值為：

長半軸 a=6378137m

扁率 f=1/298.257222101

地心引力常數(shù) GM=3.986004418×1014m3s-2

自轉(zhuǎn)角速度 ω=7.292l15×10-5rad s-1

其它參數(shù)見下表：

采用2000國家大地坐標(biāo)系后仍采用無潮汐系統(tǒng)。

二、點(diǎn)位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法

(一)模型選擇

全國及省級(jí)范圍的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換選擇二維七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型;省級(jí)以下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換可選擇三維四參數(shù)模型或平面四參數(shù)模型。對(duì)于相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)與2000國家大地坐標(biāo)系的聯(lián)系可采用平面四參數(shù)模型或多項(xiàng)式回歸模型。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型詳見本指南第六部分。

(二)重合點(diǎn)選取

坐標(biāo)重合點(diǎn)可采用在兩個(gè)坐標(biāo)系下均有坐標(biāo)成果的點(diǎn)。但最終重合點(diǎn)還需根據(jù)所確定的轉(zhuǎn)換參數(shù)，計(jì)算重合點(diǎn)坐標(biāo)殘差，根據(jù)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(jì)算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，直到滿足精度要求為止;用于計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)的重合點(diǎn)數(shù)量與轉(zhuǎn)換區(qū)域的大小有關(guān)，但不得少于5個(gè)。

(三)模型參數(shù)計(jì)算

用所確定的重合點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型利用最小二乘法計(jì)算模型參數(shù)。

(四)精度評(píng)估與檢核

用上述模型進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)必須滿足相應(yīng)的精度指標(biāo)，具體精度評(píng)估指標(biāo)及評(píng)估方法見附件中相關(guān)內(nèi)容。選擇部分重合點(diǎn)作為外部檢核點(diǎn)，不參與轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算，用轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算這些點(diǎn)的轉(zhuǎn)換坐標(biāo)與已知坐標(biāo)進(jìn)行比較進(jìn)行外部檢核。應(yīng)選定至少6個(gè)均勻分布的重合點(diǎn)對(duì)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度進(jìn)行檢核。

(五)數(shù)據(jù)庫中點(diǎn)位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型參數(shù)計(jì)算的區(qū)域選取

對(duì)于1980西安坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)庫，采用全國數(shù)據(jù)計(jì)算的一套模型參數(shù)可滿足1:5萬及1:25萬比例尺數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換的精度要求;采用全國數(shù)據(jù)計(jì)算的六個(gè)分區(qū)的模型參數(shù)可滿足1:1萬比例尺數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換的精度要求。對(duì)于1954年北京坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)換，采用全國數(shù)據(jù)計(jì)算的六個(gè)分區(qū)的模型參數(shù)可滿足1:5萬及1:25萬比例尺數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換的精度要求;按(2°×3°)進(jìn)行分區(qū)計(jì)算模型參數(shù)可滿足1:1萬比例尺數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換的精度要求。

三、1:2.5-1:25萬數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)換

(一)按國家基本比例尺地形圖分幅組織的數(shù)據(jù)庫

按國家基本比例尺地形圖分幅組織的圖形數(shù)據(jù)(DLG、DEM、DRG)，依據(jù)以下方案進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

1、1:2.5-1:10萬DLG數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

(1)1954年北京坐標(biāo)系下1:2.5-1:10萬DLG數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

a、依據(jù)相應(yīng)比例尺分幅進(jìn)行區(qū)域劃分，分兩步完成坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。首先進(jìn)行橢球體變換，再利用對(duì)應(yīng)的比例尺圖幅區(qū)域的X、Y坐標(biāo)平移量進(jìn)行坐標(biāo)平移;

b、依據(jù)2000國家大地坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)的比例尺標(biāo)準(zhǔn)分幅圖廓進(jìn)行數(shù)據(jù)裁切，區(qū)域邊緣圖幅中的數(shù)據(jù)空白區(qū)利用相鄰圖幅數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充;

c、添加2000國家大地坐標(biāo)系下的方里格網(wǎng)層，刪除原方里格網(wǎng)數(shù)據(jù)層;

d、完成圖廓更改、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)接邊、拓?fù)渲亟ā?shù)據(jù)入庫等數(shù)據(jù)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(biāo)系)接左圖(2000國家大地坐標(biāo)系)時(shí)，先進(jìn)行右圖的橢球體與換帶轉(zhuǎn)換，在左帶中利用左圖的平移量進(jìn)行右圖的坐標(biāo)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(jìn)行投影變換，最后利用右?guī)ё陨淼钠揭屏客瓿善揭坪螅娇膳c其相鄰的右圖接邊;

f、對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)相關(guān)條目進(jìn)行更改。

(2)1980西安坐標(biāo)系下1:2.5-1:10萬DLG數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

依據(jù)相應(yīng)比例尺分幅進(jìn)行區(qū)域劃分，不考慮橢球體變換，直接利用對(duì)應(yīng)的比例尺圖幅區(qū)域的X、Y坐標(biāo)平移量進(jìn)行坐標(biāo)平移;然后按照1954年北京坐標(biāo)系下DLG數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換的b～f對(duì)應(yīng)步驟進(jìn)行。

2、1:2.5-1:10萬DRG數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

原數(shù)據(jù)為300～500dpi的原版印刷地圖經(jīng)掃描糾正生成的RGB柵格數(shù)據(jù)，無圖幅間要素的接邊處理。

(1)1954年北京坐標(biāo)系下1:2.5-1:10萬DRG數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

a、考慮橢球變換及對(duì)應(yīng)圖廓角點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)平移量，計(jì)算1954年北京坐標(biāo)系分幅圖廓角點(diǎn)在2000國家大地坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，并修改數(shù)據(jù)頭文件中相應(yīng)的定位坐標(biāo);

b、在DRG數(shù)據(jù)上疊加2000國家大地坐標(biāo)系下新的大地控制基礎(chǔ)層(圖廓及方里格網(wǎng)等)，新圖廓中數(shù)據(jù)空白或數(shù)據(jù)出圖區(qū)域不做圖紋補(bǔ)充和裁減;

c、在圖例中添加2000國家大地坐標(biāo)系下新的控制基準(zhǔn)說明條款;

d、完成數(shù)據(jù)合層，并保持DRG數(shù)據(jù)的原有分辨率;

e、更改元數(shù)據(jù)中相關(guān)內(nèi)容，增加1954年北京坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)分幅的圖廓四角點(diǎn)在2000國家大地坐標(biāo)系下坐標(biāo)，計(jì)算2000國家大地坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)分幅的圖廓四角點(diǎn)的坐標(biāo)。

轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)為2000國家大地坐標(biāo)系坐標(biāo)、1954年北京坐標(biāo)系分幅。

(2)1980西安坐標(biāo)系下1:2.5-1:10萬DRG數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

獲取圖幅對(duì)應(yīng)比例尺圖幅圖廓角點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)平移量，根據(jù)平移量計(jì)算圖幅定位坐標(biāo)，修改數(shù)據(jù)頭文件;然后按照1954年北京坐標(biāo)系到2000國家大地坐標(biāo)系的1:2.5-1:10萬DRG數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換的b～e步驟進(jìn)行。

轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)為2000國家大地坐標(biāo)系坐標(biāo)、1980年西安坐標(biāo)系分幅。

3、1:2.5-1:10萬DEM數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

原數(shù)據(jù)為25米分辨率的灰階(256個(gè))柵格數(shù)據(jù)，建庫數(shù)據(jù)圖幅間接邊處理完好。此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可有兩種方式：一種是依據(jù)2000國家大地坐標(biāo)系下DLG相關(guān)圖層數(shù)據(jù)(等高線、高程點(diǎn))重新生成DEM(見DEM數(shù)據(jù)生產(chǎn)規(guī)范),一種是進(jìn)行DEM數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。以下給出DEM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法。

(1)1954年北京坐標(biāo)系下1:2.5-1:10萬DEM數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

a、按照比例尺對(duì)應(yīng)圖幅分塊，在需補(bǔ)充內(nèi)容的鄰接邊各增加一個(gè)相應(yīng)比例尺圖幅;

b、考慮橢球變換及相應(yīng)的比例尺圖幅的X、Y坐標(biāo)平移量，求得X、Y坐標(biāo)改正值;

c、根據(jù)坐標(biāo)改正值進(jìn)行圖幅坐標(biāo)平移，同時(shí)，參考像素分辨率確定起算坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)重采樣;

d、按2000國家大地坐標(biāo)系新的圖廓及重疊像素進(jìn)行圖幅裁切，更改數(shù)據(jù)頭文件中定位坐標(biāo);

e、修改元數(shù)據(jù)相關(guān)條目。

(2)1980西安坐標(biāo)系下1:2.5-1:10萬DEM數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

a、按照相應(yīng)比例尺對(duì)應(yīng)圖幅分塊，在需補(bǔ)充內(nèi)容的鄰接邊各增加一個(gè)相應(yīng)比例尺圖幅;

b、依據(jù)相應(yīng)的比例尺圖幅的X、Y坐標(biāo)平移量，進(jìn)行圖幅坐標(biāo)平移，并參考像素分辨率確定起算坐標(biāo)完成數(shù)據(jù)重采樣;

c、d按1954年北京坐標(biāo)系1:2.5-1:10萬DEM數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換的d、e步驟進(jìn)行。

4、1:25萬DLG數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

(1)將1:25萬分幅的平面坐標(biāo)平移量轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的經(jīng)、緯度平移量或直接獲取對(duì)應(yīng)圖幅的經(jīng)、緯度平移量;

(2)根據(jù)1:25萬分幅的經(jīng)、緯度平移量，完成1:25萬經(jīng)緯度數(shù)據(jù)到2000國家大地坐標(biāo)系經(jīng)緯度數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換(1954年北京坐標(biāo)系需同時(shí)考慮橢球體變化和平移量);

(3)依據(jù)2000國家大地坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)的1:25萬標(biāo)準(zhǔn)分幅圖廓進(jìn)行數(shù)據(jù)裁切，區(qū)域邊緣圖幅中的數(shù)據(jù)空白區(qū)利用相鄰圖幅數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充;

(4)數(shù)據(jù)后處理，包括：圖廓更改、新格網(wǎng)層添加、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)接邊、拓?fù)渲亟ā?shù)據(jù)入庫等;

(5)更改元數(shù)據(jù)文件。

5、1:25萬DEM數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

(1)利用2000國家大地坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)的DLG數(shù)據(jù)層，重新內(nèi)插生成DEM;

(2)依據(jù)新的DEM更改元數(shù)據(jù)文件。

(二)按其它方式建立的數(shù)據(jù)庫

1、按區(qū)域建立的圖形數(shù)據(jù)庫

按區(qū)域(省、地區(qū)、流域等)建立的圖形數(shù)據(jù)庫(DLG、DEM、DRG)，可先分帶分塊分層完成轉(zhuǎn)換，參照以上相應(yīng)比例尺基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)換方案轉(zhuǎn)換后拼接合成。

1:10萬-1:25萬數(shù)據(jù)庫，依1:25萬數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換方案逐塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再整體拼接合成;按非高斯投影方式組織的，將原數(shù)據(jù)經(jīng)緯網(wǎng)30′×30′或15′×15′交點(diǎn)作為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參考點(diǎn)，計(jì)算這些參考點(diǎn)在2000國家大地坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，利用地理信息軟件進(jìn)行圖形糾正，完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

2、按線性條帶建立的圖形數(shù)據(jù)庫

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

分塊糾正：對(duì)于1:1萬分塊，按1:1萬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方案逐塊糾正后接邊合成;對(duì)于1:5萬分塊，按1:2.5-1:10萬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方案逐塊糾正后接邊合成;

逐點(diǎn)糾正：依據(jù)數(shù)據(jù)精度，建立一定密度(1:1萬100米格網(wǎng)點(diǎn)、1:5萬2000米格網(wǎng)點(diǎn))的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參考點(diǎn)，計(jì)算這些參考點(diǎn)在新坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，利用地理信息軟件完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

3、按無固定分幅分區(qū)建立的圖形數(shù)據(jù)庫

按無固定分幅分區(qū)建立的圖形數(shù)據(jù)，根據(jù)坐標(biāo)系、比例尺及數(shù)據(jù)主體所在的圖幅、數(shù)據(jù)的組織方式、產(chǎn)品類型(DLG、DEM、DRG)等，參照相應(yīng)比例尺的轉(zhuǎn)換方案，實(shí)施數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

4、DOM數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

原數(shù)據(jù)為航空或航天遙感獲取的黑白或彩色影像數(shù)據(jù)，是連續(xù)的灰度(全色)或RGB(彩色)柵格數(shù)據(jù)，分辨率有多種方式(主要包括用于1:5地形圖測(cè)繪的各種分辨率航空影像，以及用于專題調(diào)查的10米、15米、30米等衛(wèi)星影像)。影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可參照下列方式進(jìn)行。

對(duì)于已按數(shù)據(jù)庫組織方式加工與處理的DOM數(shù)據(jù)，可采用1:2.5-1:10萬DEM的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，也可采用計(jì)算各景影像有效圖邊的4點(diǎn)在2000國家大地坐標(biāo)系下的坐標(biāo)來重新定位的方式。

對(duì)于尚未按數(shù)據(jù)庫組織方式加工與處理的DOM數(shù)據(jù)，可采用1:2.5-1:10萬DRG的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，不再添加新的控制基礎(chǔ)信息。

分辨率5米-30米的數(shù)據(jù)，需依據(jù)其數(shù)據(jù)主體所在的1:25萬圖幅區(qū)域來選用1:25萬對(duì)應(yīng)圖幅的綜合坐標(biāo)改正值;對(duì)于分辨率在2米到5米間的數(shù)據(jù)，需依據(jù)其數(shù)據(jù)主體所在的1:5萬圖幅區(qū)域來選用1:5萬對(duì)應(yīng)圖幅的綜合坐標(biāo)改正值;由此確定各自的X、Y方向平移像素?cái)?shù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值(直接取1:25萬或1:5萬綜合坐標(biāo)改正值，或由像素?cái)?shù)×像素分辨率求得)。按高斯投影、分像對(duì)(分景)組織的高分辨率影像數(shù)據(jù)，參照1:1萬DOM轉(zhuǎn)換技術(shù)方案進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

四、1:1萬及1:5千基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)換

(一)1:1萬及1:5千格網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換改正量計(jì)算

1、1980西安坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換改正量計(jì)算

1:1萬以上大比例尺一般按(2°×3°)進(jìn)行分區(qū)，并對(duì)每個(gè)分區(qū)向外擴(kuò)充約20′，分別解算出各分區(qū)的轉(zhuǎn)換參數(shù)后，利用確定的轉(zhuǎn)換方法與轉(zhuǎn)換模型分別計(jì)算全國1:1萬及1:5千格網(wǎng)點(diǎn)的2000國家大地坐標(biāo)系坐標(biāo)B2000，L2000，進(jìn)而求出各點(diǎn)的1980西安坐標(biāo)系與2000國家大地坐標(biāo)系的差值DB802000，DL802000(B2000-B80，L2000-L80)，形成全國1:1萬及1:5千格網(wǎng)點(diǎn)的1980西安坐標(biāo)系與2000國家大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換改正量DB802000，DL802000。

2、1954年北京坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換改正量計(jì)算

全國1954年北京坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換改正量計(jì)算采用兩步法：首先計(jì)算1954年北京坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換向1980西安坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換改正量，其次計(jì)算1980西安坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換改正量，最后將兩改正量疊加形成1954年北京坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換坐標(biāo)轉(zhuǎn)換改正量。

①1954年北京坐標(biāo)系向1980西安坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換坐標(biāo)改正量計(jì)算

新舊坐標(biāo)系統(tǒng)(1954年北京坐標(biāo)系與1980年西安坐標(biāo)系)的轉(zhuǎn)換

大地坐標(biāo)改正量計(jì)算公式：

式中:△a，△e2分別為IAG-75橢球與克拉索夫斯基橢球長半徑，第一偏心率平方之差。即，則各個(gè)點(diǎn)在1980西安坐標(biāo)系中的大地坐標(biāo)為：

根據(jù)轉(zhuǎn)換的B80，L80，采用高斯投影正算公式計(jì)算相應(yīng)的高斯平面坐標(biāo)X80，Y80。

求取全國1:1萬以大比例尺格網(wǎng)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換改正量

平差改正量的計(jì)算

1954年北京坐標(biāo)系所提供的大地點(diǎn)成果沒有經(jīng)過整體平差，1980西安坐標(biāo)系提供的大地點(diǎn)成果是經(jīng)過整體平差的數(shù)據(jù)，所以新舊系統(tǒng)轉(zhuǎn)換還要考慮平差改正量的問題。計(jì)算平差改正量比較麻煩，沒有一定的數(shù)學(xué)模式，不同地區(qū)，平差改正量差別很大，在我國中部某些地區(qū)，平差改正量在1米以下，而在東北地區(qū)的某些圖幅則在10米以上。在實(shí)際計(jì)算中，在全國均勻地選擇一定數(shù)量的一、二等大地點(diǎn)，利用它們新(1980西安坐標(biāo)系)舊(1954年北京坐標(biāo)系)坐標(biāo)系的坐標(biāo)進(jìn)行多種分析試算并剔除粗差點(diǎn)，然后分別計(jì)算它們的坐標(biāo)差值，根據(jù)這些差值和它們的大地坐標(biāo)分別繪制兩張平差改正量分布圖(即dX，dY分布圖)，這樣在分布圖上可以直接內(nèi)插出全國1:1萬以大比例尺格網(wǎng)點(diǎn)的平差改正量DX2，DY2。

根據(jù)全國1:1萬以大比例尺格網(wǎng)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換改正量DX1，DY1和平差改正量DX2，DY2按下列公式計(jì)算1954年北京坐標(biāo)系向1980西安坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換坐標(biāo)轉(zhuǎn)換改正量DX，DY。

將DX，DY換算成1:1萬以大比例尺格網(wǎng)點(diǎn)大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換改正量DB5480，DL5480。

②1954年北京坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換坐標(biāo)轉(zhuǎn)換改正量計(jì)算

將全國1:1萬以大比例尺格網(wǎng)點(diǎn)的1954年北京坐標(biāo)系向1980西安坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換改正量DB5480與1980西安坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換改正量DB802000疊加，得到全國1:1萬以大比例尺格網(wǎng)點(diǎn)1954年北京坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換改正量DB542000。

即：

(二)1:1萬及1:5千DLG數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

轉(zhuǎn)換流程如圖1所示：

圖1 1:1萬及1:5千基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換技術(shù)流程

1、1954年北京坐標(biāo)系下1:1萬、1:5千DLG數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

(1)每個(gè)圖幅的四個(gè)圖廓點(diǎn)坐標(biāo)改正量選用1954年北京坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法計(jì)算;

(2)圖幅內(nèi)各要素點(diǎn)的坐標(biāo)改正量根據(jù)選用的本圖幅的四個(gè)圖廓點(diǎn)坐標(biāo)改正量，按雙線性內(nèi)插等方法計(jì)算;

(3)根據(jù)圖幅四個(gè)圖廓點(diǎn)坐標(biāo)改正量和圖幅內(nèi)各要素點(diǎn)的坐標(biāo)改正量，計(jì)算2000國家大地坐標(biāo)系下的圖幅四個(gè)圖廓點(diǎn)坐標(biāo)和圖幅內(nèi)各要素點(diǎn)的坐標(biāo);

(4)與周邊圖幅拼接;

(5)按照2000國家大地坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)1:1萬、1:5千標(biāo)準(zhǔn)分幅計(jì)算新的公里格網(wǎng)數(shù)據(jù)，即添加2000國家大地坐標(biāo)系下新的公里格網(wǎng)層;

(6)完成圖廓更改、數(shù)據(jù)編輯、換帶接邊、拓?fù)渲亟? (7)對(duì)空間數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)相關(guān)條目進(jìn)行更改; (8)數(shù)據(jù)入庫等數(shù)據(jù)后處理工作。

2、1980西安坐標(biāo)系下1:1萬、1:5千DLG數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

(1) 每個(gè)圖幅的四個(gè)圖廓點(diǎn)坐標(biāo)改正量選用1980西安坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法計(jì)算;

(2)～(8)參照1954年北京坐標(biāo)系到2000國家大地坐標(biāo)系1:1萬、1:5千DLG數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換的對(duì)應(yīng)步驟進(jìn)行。

(三)1:1萬及1:5千DRG數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

在保持原分辨率不變的情況下，利用逐格網(wǎng)糾正的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

1、1954年北京坐標(biāo)系下1:1萬、1:5千DRG數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

(1)在2000國家大地坐標(biāo)系下生成圖廓坐標(biāo)及公里格網(wǎng)，逐公里格網(wǎng)點(diǎn)糾正1:1萬、1:5千DRG數(shù)據(jù);

(2)修改元數(shù)據(jù)相關(guān)條目; (3)修改相關(guān)的圖外整飾。

2、1980西安坐標(biāo)系下1:1萬、1:5千DRG數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

參照1954年北京坐標(biāo)系到2000國家大地坐標(biāo)系1:1萬、1:5千DRG數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換的對(duì)應(yīng)步驟進(jìn)行。

(四)1:1萬及1:5千DEM數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

利用DEM生產(chǎn)過程中形成的矢量數(shù)據(jù)與DEM離散點(diǎn)數(shù)據(jù)完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

1、1954年北京坐標(biāo)系下1:1萬、1:5千DEM數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

(1)矢量數(shù)據(jù)與DEM離散點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法;

a、每個(gè)圖幅的四個(gè)圖廓點(diǎn)坐標(biāo)改正量選用1954年北京坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法計(jì)算;

b、圖幅內(nèi)各要素點(diǎn)的坐標(biāo)改正量根據(jù)選用的本圖幅的四個(gè)圖廓點(diǎn)坐標(biāo)改正量，按雙線性內(nèi)插等方法計(jì)算;

c、根據(jù)圖幅四個(gè)圖廓點(diǎn)坐標(biāo)改正量和圖幅內(nèi)各要素點(diǎn)的坐標(biāo)改正量，計(jì)算2000國家大地坐標(biāo)系下的圖幅四個(gè)圖廓點(diǎn)坐標(biāo)和圖幅內(nèi)各要素點(diǎn)的坐標(biāo);

d、與周邊圖幅拼接。

(2)構(gòu)造TIN;

(3)按相關(guān)規(guī)范或規(guī)定內(nèi)插DEM;

(4)對(duì)檢查點(diǎn)坐標(biāo)文件進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換;

(5)修改元數(shù)據(jù)條目。

2、1980西安坐標(biāo)系下1:1萬、1:5千 DEM數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

(1)每個(gè)圖幅的四個(gè)圖廓點(diǎn)坐標(biāo)改正量選用1980西安坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法計(jì)算;

(2)～(5)參照1954年北京坐標(biāo)系1:1萬、1:5千 DEM數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換的對(duì)應(yīng)步驟進(jìn)行。

(五)1:1萬及1:5千DOM數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

原數(shù)據(jù)為航空或航天遙感獲取的黑白或彩色影像數(shù)據(jù)，是連續(xù)的灰度或RGB柵格數(shù)據(jù)，在轉(zhuǎn)換中應(yīng)保持原影像分辨率。

1、在原DOM上疊加相應(yīng)坐標(biāo)系統(tǒng)的內(nèi)圖廓及公里格網(wǎng)，在2000國家大地坐標(biāo)系下生成圖廓坐標(biāo)及公里格網(wǎng)，逐公里格網(wǎng)點(diǎn)糾正1:1萬、1:5千DOM數(shù)據(jù);

2、轉(zhuǎn)換后，刪除內(nèi)圖廓及公里格網(wǎng); 3、修改元數(shù)據(jù)相關(guān)條目。

五、相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)與2000國家大地坐標(biāo)系建立聯(lián)系的方法

(一)相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)控制點(diǎn)建立聯(lián)系的方法 可通過現(xiàn)行國家大地坐標(biāo)系的平面坐標(biāo)過渡，利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法將相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)下控制點(diǎn)成果轉(zhuǎn)換到2000國家大地坐標(biāo)系下。

選取相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)與2000國家大地坐標(biāo)系的重合點(diǎn)的原則如下：擇優(yōu)選取地方控制網(wǎng)的起算點(diǎn)及高精度控制點(diǎn)、周圍國家高精度的控制點(diǎn)，大中城市至少選取5個(gè)重合點(diǎn)(城外4個(gè)，市內(nèi)中心1個(gè));小城市在城市外圍至少選取4個(gè)重合點(diǎn)，重合點(diǎn)要分布均勻，包圍城市區(qū)域，并在城市內(nèi)部選定至少6個(gè)均勻分布的重合點(diǎn)對(duì)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度進(jìn)行檢核。

建立相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)與2000國家大地坐標(biāo)系聯(lián)系時(shí)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型要同時(shí)適用于地方控制點(diǎn)轉(zhuǎn)換和城市數(shù)字地圖的轉(zhuǎn)換。一般采用平面四參數(shù)轉(zhuǎn)換模型，重合點(diǎn)較多時(shí)可采用多元逐步回歸模型。當(dāng)相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)控制點(diǎn)和數(shù)字地圖均為三維地心坐標(biāo)時(shí)，采用Bursa七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中誤差應(yīng)小于0.05米。

(二)相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)下數(shù)字地形圖轉(zhuǎn)換 采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)轉(zhuǎn)換法完成相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)下數(shù)字地形圖到2000國家大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后相鄰圖幅不存在接邊問題。具體步驟如下：

利用控制點(diǎn)的轉(zhuǎn)換模型和參數(shù)，對(duì)相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)下數(shù)字地形圖進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成2000國家大地坐標(biāo)系地形圖。

根據(jù)轉(zhuǎn)換后的圖幅四個(gè)圖廓點(diǎn)在2000國家大地坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，重新劃分公里格網(wǎng)線，原公里格網(wǎng)線刪除。

根據(jù)2000國家大地坐標(biāo)系下的圖廓坐標(biāo)，對(duì)每幅圖進(jìn)行裁剪和補(bǔ)充。

六、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法

(一)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型

1、二維七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型

其中

2、平面四參數(shù)轉(zhuǎn)換模型

屬于兩維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，對(duì)于三維坐標(biāo)，需將坐標(biāo)通過高斯投影變換得到平面坐標(biāo)再計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)。

平面直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型：

其中，x0，y0為平移參數(shù)，α為旋轉(zhuǎn)參數(shù)，m為尺度參數(shù)。x2，y2為2000國家大地坐標(biāo)系下的平面直角坐標(biāo)，x1，y1為原坐標(biāo)系下平面直角坐標(biāo)。坐標(biāo)單位為米。

3、綜合法坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

所謂綜合法即就是在相似變換(Bursa七參數(shù)轉(zhuǎn)換)的基礎(chǔ)上，再對(duì)空間直角坐標(biāo)殘差進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，系統(tǒng)誤差通過多項(xiàng)式系數(shù)得到消弱，使統(tǒng)一后的坐標(biāo)系框架點(diǎn)坐標(biāo)具有較好的一致性，從而提高坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度。

綜合法轉(zhuǎn)換模型及轉(zhuǎn)換方法：

利用重合點(diǎn)先用相似變換轉(zhuǎn)換 Bursa七參數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型

式中，3個(gè)平移參數(shù)，3個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和1個(gè)尺度參數(shù)m。

對(duì)相似變換后的重合點(diǎn)殘差,采用多項(xiàng)式擬合

式中：B，L單位：弧度;K為擬合階數(shù);aij為系數(shù)，通過最小二乘求解。

4、三維七參數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型

(二)高斯正反算公式

1、高斯投影正算公式

子午線弧長X計(jì)算見附錄。

2、高斯投影反算公式

（三）坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度評(píng)定和評(píng)估方法

對(duì)于1954年北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系與2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換分區(qū)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換點(diǎn)位的平均精度應(yīng)小于圖上的0.1mm。具體：

對(duì)于1:5千坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，1980西安坐標(biāo)系與2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換分區(qū)轉(zhuǎn)換平均精度≤0.5m;1954年北京坐標(biāo)系與2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換分區(qū)轉(zhuǎn)換平均精度≤1.0m;

1:5萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度≤5.0m;

1:1萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度≤1.0m;

1:5千基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度≤0.5m。

依據(jù)計(jì)算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型參數(shù)的重合點(diǎn)的殘差中誤差評(píng)估坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度。對(duì)于n個(gè)點(diǎn)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度估計(jì)公式如下：

附錄：

1、常用量定義

a為橢球長半軸，1954年北京坐標(biāo)系為6378245m

1980西安坐標(biāo)系為6378140m

b為橢球短半軸

f為橢球扁率, 1954年北京坐標(biāo)系為1/298.3

1980西安坐標(biāo)系為1/298.257

2、子午線弧長X

設(shè)有子午線上兩點(diǎn)p1和p2，p1在赤道上p2的緯度為B，p1、p2間的子午線弧長X計(jì)算公式

式中

來源：勘測(cè)聯(lián)合網(wǎng)