统一青岛市测量坐标系统设计方案

1 统一青岛市测量坐标系统设计方案 随着青岛市经济建设的飞速发展，原有的测量基准网已不能满足城市建设发展的需要。 1995 年青岛市规划局组织有关部门对青岛市原有基础控制网进行了分析研究，开展了青岛市 市控制网建设； 2004 年青岛市国土局为了开展青岛市国土资源调查，分析了基础控制网的现状，结合国土资源调查的需要，开展了青岛市土地调查大地基础控制测量项目建设； 2005 2006 年国家测绘局为满足新技术条件下国民经济建设、国防建设及地球科学研究对三维动态大地测量基准框架的需求，组织实施了“华东、华中区域 大地水准面精化”项目，其中包括山东省 、 B 、 C 级网建设及大地水准面精化，在青岛市有 1 个 级点、 6 个 级点和 102 个 级网点，这些点基本与青岛市土 地调查大地基础控制测量项目的点位重合。以上这些控制网的建成在很大程度上满足了青岛市城市建设的需要。 与此同时还存在着不足，目前青岛市有多套测量坐标成果，规划部门有自己的坐标系统和控制网，土地部门也有自己的坐标系统，两者之间相差很大，各种图件无法融合，无法统一， 这不利于测绘依法行政、统一管理和使用， 给测量成果的使用和管理带来了很大的 困难 ，严重制约了测绘成果的共享与服务，不利于青岛市城市建设的需要 。按照现代测绘理论， 在一个城市，测量基准及其成果应该是严格统一的、唯一的，因此，统一以上 坐标系统及其成果势在必行。 青岛市坐标系统的统一，将为各类测绘成果资料的信息共享、成果的管理和使用打下了良好的基础，为青岛市国民经济建设提供基础测绘保障与服务，必将会在青岛市经济建设中发挥重要作用。 如何统一青岛市测量坐标系统，原控制成果和图件如何在统一的系统下使用，以及原地理信息系统如何使用，成为各行各业关注的焦点，该设计方案就是解决这些问题。 区范 围及行政隶属 青岛市地处山东半岛东南部，东西宽约 140 公里，南北长约 180 公里，全市总面积 10654 平方公里，其中市区（含市南、市北、四方、李沧、崂山、城阳、 2 黄岛七区） 1102 平方公里，所辖胶州、胶南、即墨、平度、莱西五市 9552 平方公里。全市海岸线（含所属海岛岸线）总长为 里，其中大陆岸线 山东省岸线的 1/4。全市有海岛 69 个。 理位置 青岛市位于东经 119 30121 00，北纬 35 3537 09。东、南濒临黄海，东北与烟台市毗邻，西与潍坊市相连，西 南与日照市接壤。 岛市新坐标系统的定义 建立的青岛市新坐标系统， 是以 2004“青岛市土地调查大地基础控制测量项目”控制网作为青岛是基础控制网，重新命名为“青岛市测量基础控制网”，采用 1980 西安坐标系统 。为了区别称为 “青岛市测量基础控制网” (2006) 1980西安坐标系统。 参考椭球： 75 椭球 椭球 长半径： 378140 地球引力场二阶带谐系数： 92 J 地心引力常数： 地球自转角速度： 15102 9 2 1 1 sr a d 高程异常：采用 1980 西安坐标系高程异常 投影面： 1985 国家高程基准相应的黄海平均海平面 平面坐标：中央子午线 120， 3投影带 2 2 青岛市新坐标系统的建立 “青岛市测量基础控制网” (2006)成果构成由华东、华中区域大地水准面精化项目（青岛市）的 B 架网、 C 有 82点，其中 级网点 1个，B 级网点 6 个， C 级网点 117 个， D 级网 点 258 个 。“青岛市测量基础控制网”(2006)成果计算，一方面确保现有资源的合理利用，另一方面，要与山东省 级保持一致，确保资料成果统一性和现势性。 3 参考基准：地心坐标系 考框架， 元。 2 2 1 空间坐标建立和精度统计 采用目前国际上公认的高精度定位软件之一美国麻省理工学院的 据 处 理 软 件行青岛市测量基础控制网数据处理。 华东、华中区域大地水准面精化项目是在全国及国际 续运行站控制下，进行整体平差得到地心坐标成果，与 2000 国家 制网保持了一致。山东省 网是华东、华中区域大地水准面精化项目的重要组成部分，它是目前山东省最新、现势性最好的基础控制成果。青岛市 级网（ 2004青岛市土地调查大地基础控制测量项目）是山东省 级网的组成部分，在山东省 网的控制下，进行青岛市 级网平差，从而得到了青岛市目前最新、现势性最好、与山东省基础控制基准一致的成果。 图 2岛市测量基础控制成果（ 2006）构成 、 B 级网点南北方向的平均精度为 0.4 西方向为 0.4 2 . 1 青岛市测量基础控制网展点图 华东、华中大地水准面精华项目（青岛） （ B C 级网） 2005岛市土地调查大地基础控 制测量项目 （ 架网、 C D 级网） 2004 “青岛市测量基础控制网”(2006)成果 4 高程方向为 1.7 基线相对中误差平均值为 。 级网 点南北方向的平均精度为 0.8 西方向为 0.8 高程方向 为 线相对中误差平均值为 。 级网点南北方向的平均精度为 1.3 西方向为 1.4 程方向为 线相对中误差平均值为 。 2 2 2 坐标转换和精度统计 在 青岛市测量基础控制网 点地心坐标系（ 标 系）转换为参心坐标系（ 1980 西安坐标 系）中，为了与华东、华中大地水准面精化项目中山东省 的坐标保持一致，我们利用 精化项目中 山东省地心坐标系与参心坐标系坐标转换参数作为本次坐标转换参数 ，采用 144 个重合点求取 标 系与 1980 西安坐标 系 坐标 转换参数， 重合点 详细情况 见附表一。重合点分布图： 图 2标系与 1980 西安坐标系 转换重合点分布图 坐标转换 采用 参数 模型 ， 坐标转换精度是通过求取转换参数重合点的残 差中误差体现的。 青岛市 地心坐标 系与 1980 西安坐标系坐标转换 精度 ： 表 2 80坐标转换坐标残差表 精度统计 残差 (米 ) 点号 转换用重合点数 平面坐标 X 最大点 44 平面坐标 Y 最大点 大点位 5 平面 X 残差中误差 ) 平面 Y 残差中误差 ) 平面坐标残差中误差 ) 青岛市土地调查大地 基础控制测量 项目 控制网和 青岛市 等控制网作为前期青岛地区骨干 控制 网，由于 精度较高，分布均匀，覆盖五市七区，青岛 大部分局部控制网都是以此为基础建立的，只有少量局部控制网是在国家控制网基础上发展。 3 1 青岛市土地调查大地基础控制测量项目 控制网 2004 青岛市土地调查大地基础控制测量项目，布设青岛市 、 D 级网，在 级网的控制下，进行青岛市 级网平差，从而得到了青岛市目前最新、现势性最好的成果。 平差采用逐级控制。首先 在 架下，参考历元为 国内及周边地区 续运行站 为框架点 ，做 三维约束平差，求出 、 坐标；其次 在 架下，参考历元为 以 国内及周边地区续运行站和临时基准站 为框架点， 其中 、 B 级网 和临时基准站点 给予 2的约束， 求出 级网 点坐标。在 级网的控制下，进行青岛市 级网平差。然后， 采用 参数 坐标转换模型 和 重合点 14个坐标，将 地心坐标转换为 1980 西安坐标 。 3 1 1 空间坐标精度统计 表 3 级网 空间直角坐标与基线精度统 计表 统计项 最值 线相对中误差 最小值 0.6 .8 .6 最大值 4.8 .9 .2 平均值 1.3 .8 .4 由上表可知，坐标精度优于 8线相对中误差最大值为 ，平均值为 。 6 表 3级网 站心直角坐标精度统计表 统计项 最值 小值 0.4 .5 .0 大值 3.8 .8 .2 均值 1.0 .9 .2 上表可知，水平方向的精度优于 4程方向的精度优于 10平方向最弱点为 程方向最弱点为 表 3 级网 空间直角坐标与基线精度统计表 统计项 最值 线相对中误差 最小值 0.6 .9 .7 最大值 24.0 6.8 .5 平均值 1.6 .1 .7 由上表可知，坐标精度均优于 线相对中误差最大值为 ，平均值为 。以上统计不含 ，因该点数据质量太差， 精度 表 3 级网 站心直角坐标精度统计表 统计项 最值 小值 0.5 .5 .1 大值 7.7 0.8 5.7 均值 1.3 .3 .8 上表可知，水平方向的精度优于 程方向的精度优于 平方向最弱点为 程方向 最弱点为 上统计不含 该点数据质量太差， 精度 3 1 2 平面坐标精度统计 采用 参数 坐标转换模型 ，采用 重合点 为 034、 1980 西安坐标采用 3带高斯正形投影，中央子午线为东经 120。 7 表 3 坐标转换残差表 精度统计 残差 (米 ) 点号 转换用重合点数 平 面 X 最大点 4 平面 Y 最大点 大点位 面 X 残差中误差 米 ) 平面 Y 残差中误差 米 ) 平面坐标残差中误差 米 ) 岛市 制网 青岛市 岛市城市二等 制网。 岛市城市二等 制网的建立 青岛市城市二等 制网于 1996 年建成。 全网由 65 点组成，由多兵涧（ 等 ）、后儿堡（ 等）、常山（等）、水清沟（等）四个重合国家高精度常规控制网的点构成 架网。 65 点中，重合国家等三角点 8 个，重合国家等基本锁 18 点，与国家、等补充网重合 34 点，另有 20 点与各市城控首级网点重合。新设点位 5个。网中有 24点联测了三等水准。 标系统及精度 岛城市 80 坐标系 首先对骨架网在常山、多兵涧两点固定的约束下（即以此两点 1980 西安坐标系坐标为起算）进行平差求出其余两个骨架网点的 80 系坐标，然后以骨架网4 个点 作起算，对 65 点全网进行 80 坐标系下的约束平差，求得称为“青岛市城市 80 坐标系”的坐标。平差后的最弱点点位中误差为 弱边（石崖法家园）的相对误差为 1/213 万。 岛 96 城市坐标系 将青岛市城市二等 的青岛城市 80 坐标系坐标平移至原青岛城市坐标系统的起算点：水清沟（ 锁）的坐标上，定名为“青岛 96城市坐标系”，简称青岛 96系统。 8 利用原市区范围内 6 个二等 重合点的成果和 1972 年复测的地面观测（三角、导线）资料，依次对二、三、四等三角网和以后建立的小三角网、一 、二级导线网进行全面系统的改算，形成了市区原控制范围内完整的青岛 96 系统新成果。 岛市城市 54 坐标系 与青岛城市 80 坐标系平差方法基本相 同，只是将固定点坐标换成 1954 年北京坐标系坐标起算。 岛市区城市三四等 制网 青岛市勘察测绘研究院于 20012003年在青岛市二等 设了覆盖市内七区及周边邻接地区的城市三四等 况详见表 3 表 3 青岛市区三四等 情况表 网名等级 点数 建成年代 控制范围 精度 坐标系统 点位误差长误差 市区三等网 102 2003 年 市内七区及 周边邻接 青岛城市 54 系统 ; 青岛城市 80 系统 ; 青岛市 96 系统 黄岛四等网 65 2003 年 黄岛地区 市内地区四等网 112 2003 年 市内四区 高科园四等网 高科园区 全市三等 网 53 1997 年 全市辖区 (不含市区 ) 421 青岛市区城市三、四等 分别在青岛市城市二等 、三等 合点坐标约束下进行平差。分别具有青岛市 54 系、青岛城市 80 系的坐标成果。然后将青岛城市 80 系坐标平移即得到青岛城市 96 坐标系坐标。 岛市各辖市 市控制网 20002003 年，青岛市各辖市土地、规划部门先后布设了三四等 制网。详见表 3 9 表 3 青岛市城市三四等 网 名 施测单位、年代 等级 点数 坐标系统 精 度 点位误差 边长相 对误差 胶南市三等 东 省 第 一 测 绘 院2001 年 三 88 青岛城市 80 坐标系 24 万 平度市地籍调查三等 山东省正元地理信息公司 2001 年 三 30 青岛城市 80 坐标系 19 万 平度市地籍调查四等 山东省正元地理信息公司 2001 年 四 197 青岛城市 80 坐标系 4 万 即墨市 D 级 山东省正元地理信息工程公司 2002 年 D（四） 32 1954 年北京坐标系 22 万 即墨市 E 级 山东省正元地理信息工程公司 2002 年 E 59 1954 年北京坐标系 12 万 莱西市四等 山 东 省 第 一 测 绘 院2003 年 四 53 青岛城市 80 坐标系 25 万 莱西市地籍调查四等 制网 山东省正元地理信息工程公司 2000 年 四 140 1980 西安坐标系 4 万 胶州市三四等 辽宁工程技术大学 2003 年 三等 7 四等 66 1980 西安坐标系 胶州市地籍调查三四等 山东省正元地理信息工程公司 2001 年 三等 18 四等 78 1980 西安坐标系 31 万 1 6 万 莱西市一级导线 山东省第一测绘院 2003 年 一级 212 1980 西安坐标系 即墨市一级导线 山东省正元地理信息工程公司 2002 年 一级 295 1954 北京坐标系 岛市城市控制网及坐标系统 为满足城市建设的需要，青岛市区及各辖市于 50 年代至 80 年代利用常规方法逐步建成了几个相对独立的城市控制网。 青岛市首先建成的是城市二等三角网。二等网东到午山 、崂山水库一线，北至大北渠，惜福镇一带，由 20 个点（含两组基线点）组成。在该网的基础上向西扩展了棘洪滩、红岛三四等网；二等网范围内的青岛市区则加密了较多的三、四等点，控制面积约 1500 平方公里，构成了第一代青岛市城市控制网。该网于1957 年建立，于 1972 年进行了复测，复测时除个别点位作了调整外，基本网形未变。由于仪器、觇标及技术的改善，网的精度有了较大的提高。 青岛市城市二等网采用“青岛市城市坐标系统”作为平面基准。该系统的起算点为国家 锁点水清沟，坐标为 1954 年北京坐标系坐标，起算方位为该点至 锁点城 阳的方位角。起算边为基线长度归算到黄海平均海水面。平差后的坐标减去一固定常数即得青岛市城市坐标系坐标。该网点间相对精度较好地达到了城 10 市测量规范的要求，满足控制范围内城市大比例测图及工程测量的要求。 3 4 青岛 地区采用的坐标系 对现有 20个 岛地区采用的坐标系为以下几种： 青岛 96 城市坐标系 （简称： 青岛 96 坐标系） 青岛城市 80 坐标系 （简称： 青岛 80 坐标系） 青岛市城市 54 坐标系 青岛城市坐标系 1954年北京 坐标系（简称： 54系） 1980 西安坐标系（简称： 80系） 其中，青岛 96 城市坐标系 、青岛 80城市坐标系、青岛市城市 54 坐标系和 青岛城市坐标系统 坐标数值 加有 坐标常数。 3 5 青岛地区控制网和资料情况 现有 20个控制网大多数采用 级分别为 C、 D、 设控制点 4226个。详细见附录一。 3 6 青岛市控制网分析 3 6 1 青岛市控制网分类 从年代划分 青岛市控制网为三部分， 50 年代至 80 年代，利用常规方法逐步建成了几个相对独立的城市控制网，采用“青岛市城市坐标系统”平面基准，为1954 年北京坐标系坐标但加有常数，其成果现已 改算到青岛 96系统。 1996 年至 2003 年，建立的青岛市城市二等 制网及三四等 制网，青岛市城市二等 制网覆盖了全市范围，控制面积达 1 万多平方公里，是青岛辖区当时精度最高的首级平面控制系统，对于全市城建、土地资源的统一规划，利用和管理，以及局部网的改造、加密、扩建具有重要意义。青岛市二等制网从使用的设备和执行的技术标准看完全达到了国标 001 规定的 C 级网精度，其中骨干网达到了 B 级网的要求，全网达到甚至超过城市二等 的精度要求。各区、市的城市 、等 制网外业观测所采用的接收设备好，观测年代 较近，达到或超过行业标准 97的精度要求。采用坐标系统，主要成果为 青岛 96系统、青 岛城市 80 坐标系 。 2004 青岛市土地调查大地基础控制测量项目，覆盖了全市范围，采用的是 11 1980 西安坐标系统。 3 6 2 青岛市 制网存在问题 青岛市各辖市规划、土地部门建立的 的坐标系统不统一，因而给使用带来一定困难。土地部门主要采用的是 1980 西安坐标系统，而规划部门主要采用的是 青岛 96系统和青 岛城市 80 坐标系。 青 岛城市 80 坐标系 除去 加有常数，属于 1980 西安坐标系统，但是与土地部门的重合点坐标值存在 差异，主要平差方法的不同引起的。 总体思路：先处理主要控制网，它包含 其它控制网 的起算点，将作为青岛新坐标系的骨架，然后再全面转换其它控制网。具体是先选择青岛主要控制网，然后，对其进行 换坐标处理， 形成 高精度 青岛市新坐标，再 以此作为其它控制网 坐标转换起算点，同时开展对 主要控制网图件转换。 选择的青岛主要控制网为： 青岛市土地调查大地基础控制测量网 青岛市 青岛市三、四等 准控制网 青岛市 图 4 统一青岛市测量坐标系统的技术流程图 分析主要控制网数据 主要控制网控制点转换为新坐标 主要控制网图件坐标转换 其它控制网控制点转换为新坐标 相应信息系统坐标转换 其它控制网图件坐标转换 其信息系统坐标转换 12 5. 统一青岛市测量坐标系统方案 5 1 执行技术标准： 表 5 执行技术标准 序号 标 准 名 称 标准代号 1 全球定位 系统（ 量规范 国家技术监督局 18314 国家一、二等水准测量规范 国家技术监督局 国家三、四等水准测量规范 国家技术监督局 城市测量规范 中华人民共和国建设部 城镇地籍调查规程 2 控制点成果的转换方法 为了将原青岛各种控制网的坐标成果转换到以“青岛市测量基础控制网”(2006)为基准的 1980 西安坐标系统 下，提供两种转换方法，当原控制网保留 应选择转换方法一，其转换精度较高，当原控制网 仅 保留平面坐标，选择转换方法二。 方法一：在原有控制网的基线解算结果的基础上，以新确定的“ 1980 西安坐标系统” 成果为起算，进行整体平差，得到相应的 心坐标，然后，根据数学模型和重合点坐标转换得到参心坐标成果。 方法二： 如果 线结果没有被保留，仅保留 参心坐标 (平面坐标 )，这些控制网只能通过 坐标转换模型，将其转换到新的坐标系统下。 首先，分析原控制网与新确定的“青岛市测量基础控制网 ” 成果的重合情况，利用控制点原坐标成 果和新成果作为重合点，尽量使用原控制网起算点作为重合点，使用二维坐标转换模型，分析试算剔除粗差点，然后计算坐标转换参数和新坐标成果。 5 2 1 方法一具体实现 5 2 1 1 据处理 获取三维地心坐标 （ 1）、软件和卫星轨道 联测 数据的处理采用目前国际上公认的用于 据后处理最优秀、最 13 成熟的软件美国麻省理工学院（ 线计算） / 平差）软件。 卫星轨道采用 式的 密星历。 （ 2）、数据整理 以 年积日 为单位整理观测数据，并将原始观测数据转换为 式数据；统一点位编号；根据外业观测手簿，编制观测仪器、天线、天线高与天线高量取位置等对照表；检查 点名一致性与正确性、接收机与天线型号的正确性、天线高的正确性及年积日的一致性等。 （ 3）、基线解算 A、主要参数设置 卫星轨道 ：采用 密星历，且 固定 ； 卫星截至高度角： 10 度； 数据采样间隔： 10 秒、 15 秒、 30 秒； 坐标约束： 续运行站给予 2约束，其它 给予 10m 的约束； 对流层改正模型：采用 型进行标准气象改正； 观测值：取消除电离层后的组合观测值； 数据解算模 式：周跳自动剔除技术。 B、 参考基准 地心坐标系： 考框架， 元。 C、 以 年积日 ）为单位，进行基线解算。 以同步环为单位进行解算，使用周跳自动修复技术，并使得同步环的于 。采用 跳自动修复技术，进行周跳剔除与修复，以获取精确的基线解算结果。 (4)、 平差 采用与 套的综合平差软件 件，在 球上进行三维整体平差处理。 件的核心 卡尔曼滤波技术，他不仅估计了测站观测信息 ，也估计了卫星轨道信息，从而可以获得精确的三维地心坐标。 14 根据 线解算结果，组织平差文件，首先对基线结果数据进行 2检验，一般应小于 10，检验通过后即进行网平差处理。平差时，以 续运行站 为框架点，并给予强约束或固定，进行整体平差。 5 2 1 2 地心坐标 转换成平面坐标 直接利用 维平差结果，选择适当的 量与三角 /导线测量重合点，使用二维或三维坐标转换模型求取坐标转换参数，最终求得 1980 西安坐标系统 坐标成果。 量直接得到的是 三维地心坐标，而在实际工作中使用平面坐标系坐标。为了统一青岛平面控制基准，因此，同时必须给出一套统一的、精确的，由地心坐标系坐标至 1980 西安坐标系统 坐标间的转换参数及转换成果。 5 2 1 2 1 实现转换的技术路线 由地心空间坐标系 转换参数 参心空间坐标系严格的数学变换 参心大地坐标 高斯投影 平面坐标系 实现转换的技术路线 转换参数的求取方法：利用青岛 制网同时具有的 84 地心坐标与 1980 西安坐标系坐标的重合点成果及三维坐标转换模型求取。 5 2 1 2 2 选择坐标 转换模型 （ 1） 参数 转换 模型 该模型用于两种不同地心坐标系的转换，而国家 54 系、 80 系属于二维平面坐标，需要将正常高加高程异常形成大地高，组成三维坐标系，实现三维坐标转换，再根据大地坐标换算成平面坐标，从而实现地心坐标向国家平面坐标转换。 其原理利用两坐标系重合点，通过 转换 方法实现 坐标 转换 。 重合点要覆 15 盖整个测区且要均匀分布，然后通过试算分析剔除粗差， 找出一种平面坐标残差中误差最小的为 转换参数。该模型特点 转换 坐标与原国家平面坐标相差较小，保持原有资料的连续性和相对稳定性。 目前国内外应用比较广泛 型，属于相似变换，主要消除坐标系统间系统定义差，即原点位置、坐标轴向的定向和尺度的定义差。 三维坐标转换模型 000 （ 5 其中， 3 个平移参数 ， 3 个旋转参数 和 1个尺度因子 m 。 （ 2）平面直角坐标 转换 模型 属于两维坐标转换，对于 维坐标转换，先将坐标通过高斯投影得到平面坐标，再与其它平面坐标进行转换，实现 标向平面坐标转换。模型实现两参心坐标系间转换，使用简单方便，但转换区域不可过大 ,要求转换坐标为同一投影带。 平面直角 坐标 转换模型： 110022 c in s ( . (5 其中， x0,平移参数，为旋转参数， 1+m 为 尺度参数。 x2,输出平面直角坐标， x1,输入平面直角坐标。坐标单位为米。 （ 3）多元逐步回归模型： 属于曲面拟合变换，由于大地网局部性系统误差的影响，网中各点的坐标值并不严格处于同一坐标系中，采用此类模型，可将各区域的系统差拟合到回归参数中，从而提高变换精度。一般适用于二、三维坐标系向二维坐标系转换。 该模型属于两维坐标转换，在大地坐标系间的转换，再换算平面坐标，也可实现 标向平面坐标转换。 16 0)21204321(0)21204321(5454 . (5其中公式符号： B、 L ： 为大地经纬度，单位为度。 为输入大地坐标值，单位为度。 为大地坐标值的平均值。 为多项式常数的平均值。 b=80*( l=80*( 5 2 1 2 3 空间坐标正反算 （ 1）空间直角坐标系与空间大地坐标系间的变换 i n)1(s i nc o s)(c o sc o s)(2 (5 其中：s ，为卯酉圈的半径； 2222a a 为地球椭球长半轴； b 为地球椭球的短半轴。 （ 2）大地坐标系与空间直角坐标系 间 的变换 )1(s i n)1()()(ar c t a n ()ar c t a n (2222 (5 5 2 1 2 4 投影计算 由大地坐标系到平面直角坐标系间的 变换 采用高斯投影的方法。 根据青岛坐标系的定义， 中央子午线原则上取 120 （部分边缘地区，由于特殊需要可取适宜的中央子午线）投影高程面取 1985 17 国家高程的基准面，采用 3带坐标。 （ 1）高斯投影正算 将大地经度和大地纬度化算为高斯平面坐标的计算，转换公式如下： 44422220 c o s)495(241c o 6622242 c 302705861(720 1 3322 c o s)1(61c o s (55522242 c o s)5814185(120 1 其中： 2122 )s ， 2 （ 2）高斯投影反算 将高斯平面坐标化算为大地经度和大地纬度的计算，转换公式如下： 4222232 )935(242 6425 )459061(72 0 3223 )21(c (55242425 )8624285(c 其中 2122 )s ff ，e 22 5 2 1 3 方法一具体流程框图 数据整理 用 件，基线解算 用 件，对 三维无约束平差，获取精确 地心坐标 18 图 5方法一具体流程框图 5 2 2 方法二具体实现 如果仅保留 参心坐标 (平面坐标 )，此控制点转换只能选择二维 坐标转换模型，将其转换到“青岛市测量基础控制网” (2006)1980 西安坐标 系统下。采用的坐标 转换模型， 只能 选择平面直角坐标 转换 模型 和多元逐步回归模型。 （ 1）、 局域控制网坐标系为 1980 西安坐标系统 局域控制网坐标系 与 1980 西安坐标系统 所采用的参考椭球是相同的，一般 采用多元逐步回归模型 转换 。 （ 2）、局域控制网坐标系不是 1980 西安坐标系统 局域控制网坐标系 与 1980西安坐标系统 所采用的参考椭球是不相同的，一般 选用平面直角坐标 转换 模型 。 5 3 各种资料 图件的 坐标 转换方法 青岛市目前现有的图件资料大量采用的坐标系统是 1954 年北京坐标系、青岛 96系及 1980西安坐标系统等，数据格式为 00数据和 件的 据，利用控制点建立原坐标系统与 “青岛市测量基础控制网” (2006)的 1980 西安坐标 系统的 转换关系，该转换关系即可完成原图件资料向 1980 西安坐标系统 下转换。 电子数据和纸质载体 图件 ，涉及的坐标是二维平面坐标。 5 3 1 电子图件的转换 图形是由点、线、面组成，而线和面又是由点组成的，所以， 图件资料的转换归根揭底就是点对点的转换。 电子格式的图件资料可使用 坐标转换模型，按下述框图进行转换。 选择适当的 量与三角测量重合点和坐标转换模型，求得坐标转换参数 根据坐标转换参数，求得 1980 西安坐标系统 坐标 成果 19 图 5 电子图件的转换流程 图 5 电子图件总体转换 5 3 2 纸质图件的转换 利用 坐标转换模型和参数，计算各图幅图廓点的坐标改正量 , ，将其改正量加入到原地图廓点坐标中，即完成新旧纸质图件的转换。 如果纸质图件需要入库，进入信息系统，纸质图件需要数字化成为 电子图件，再进行坐标转换，实现 纸质图件的彻底转换。 原图件资料 （ 1980西安坐标系统） （ 1954年年北京坐标系） （青岛 96系） （青岛 80系） 图件资料 （ “青岛市测量基础控制网”(2006)1980 西安坐标 系统 ） 坐标转换模型 坐标转换软件 点数据（ x,y） 地图图件 坐标转换模型 地图图件 点数据（ x,y） 新坐标系统 原坐标系统 坐标转换计算 20 5 3 3 件 形数据坐标转换方法 5 3 3 1 图形数据点对点坐标转换 （ 1）矢量数据： 数据是一种矢量数据结构，是一种常见的图形数据结构 ，它用一系列有序的 x、 （ 2） 矢量 数据 表示 矢量数据自身的存贮和处理。 与属性数据的联系。 矢量数据之间的空间关系 (拓扑关系 )。 （ 3） 数据结构 矢量数据的简单数据结构分别按点、线、面三种基本形式来描述。 标识码：按一定的原则编码。标识码具有唯一性，是联系矢量数据和与其对应的属性数据的关键字。属性数据单独存放在数据库中。 点结构中的 X， 点实体的定位点，如果是有向点，则可以有两个坐标对。 线结构中的坐标对数 n：是构成该线 (链 )的坐标对的个数。 X,Y 坐标串是构成线 (链 )的矢量坐标，共有 可把所有线 (链 )的 X,时只要给出指向该链坐标串的首地址指针即可。 面结构是链索引编码的面 (多边形 )的矢量数据结构，链数 边形 )的链的数目。链标识码集指所有构成该面 (多边形 )的链的标识码的集合，共有 n 个。 （ 4） 拓扑数据结构 21 1)、拓 扑元素 矢量数据可抽象为点 (结点 )、线 (链、弧段、边 )、面 (多边形 )三种要素，即称为拓扑元素。 点 (结点 )：孤立点、线的端点、面的首尾点、链的连接点等。 线 (链、弧段、边 )：两结点间的有序弧段。 面 (多边形 )：若干条链构成的闭合多边形。 2)、非拓扑属性：两点之间的距离 一个点指向另一个点的方向 弧段的长度 一个区域的周长 一个区域的面积 3)、拓扑属性（拓扑关系）： 一个点在一个弧段的端点 一个简单弧段不会自相交 一个点在一个区域的边界上 一个点在一个区域的内部 一个点在一个区域的外部 一个点在一个环的内部 一个简单面是一个连续的面 5 3 3 2 件的数据结构 、面分为三类，文件名由两部分组成，前三位为图层名的拼音缩写，后两位为数据的几何特征代码。文件的几何特征代码为： 多边形及弧段； 点及弧段； 弧段； 22 点。 我国的 层号 文件名（层名） 内容 几何特征 1 系 面、线 2 系 点、线 3 民地 面、线 4 民地 点、线 5 路及其附属设施 点、线 6 路及其附属设施 点、线 7 界 面、线 8 界 点、线 9 形 面、线 10 形及测量控制点 点、线 11 他要素 面、线 12 他要素 点、线 13 助层 面、线 14 助层 点、线 15 称注记 点 16 图廓线、公理网线 线 5 3 3 3 图形数据转换方法 件数据是由点（ X、 Y 或者 B、 L）和对应的属性数据组成，只要对点的坐标进行转换，同时处理好与之对应的属性数据的关系，就能成功转换好每幅图形数据。 前边我们论述了坐标转换模型，通过一个区域的两个坐标系公共重合大地控制点，计算出转换参数，建立起一个数学模型，把图形数据中图面的每一个点通过数学模型，采用软件 直接进行坐标转换。我们把这种方法叫点对点转换，其特点是： 23 相邻图幅零误差接边。由于进行地形图转换的数学模型是采用一个区域的大地测量公共重合点建立的，转换中不产生新的误差产生，图形数据坐标转换零误差，实现了相邻图幅零误差接边，并可完全保持原图形数据的拓扑关系不变。避免了单幅地形图坐标转换，导致相邻图幅接边困难等问题。 件的 形数据坐标转换方法 将 形数据转换成 件 形数据，然后对点的坐标进行转换，同时处理好与之对应的 属性数据的关系，完成坐标转换后，再由 形数据，就成功的完成该类型图形坐标转换。 6新旧坐标系统控制成果和图件的精度分析 青岛市新坐标系统一旦确定，原控制坐标成果和图件资料应及时转换到新坐标系统下，基本原则是原有控制坐标成果需要全部转换，图件资料根据比例尺精度和新旧坐标差分析确定是否转换。坐标成果全部转换将形成统一新坐标系，为下一步测绘成果转换奠定基础，图件资料转换视精度而定，小比例尺图件要求精度相对较低，反之，大比例尺图件精度相对较高。 6 1 新旧坐标系统控制成果分析 根据“城市测量规范”城市平面控制网的点、地籍测量界址点、定线、拨地测量点和地下管线点要求点位中误差 5最大允许误差 22 倍计算为 根据误差传播理论，原坐标成果在新坐标系下，无需改动直接使用应满足的条件，现有点位中误差的二倍应小于原坐标最大允许误差。 采用 新 坐标 系统， 旧 坐标 的 点位 中误差计算 V = 新 坐标 旧 坐标 1 坐标中误差。 1 坐标中误差。 点位 中误差 22 24 现旧 坐标 的 点位 中误差 212 (6其中， 1M 为 旧 坐标 的原 点位 中误差。 6 1 1 2004 青岛土地调查控制网 1980 西安坐标系与新系统坐标的比较分析与转换 （ 1）两种坐标比较分析 2004青岛市土地调 查大地基础控制测量项目控制网产生的 1980