山东省2000国家大地坐标系推广应用实施方案.doc

山东省2000国家大地坐标系推广应用实施方案山东省国土资源厅（省测绘地理信息局）二一三年八月目 次1 概述11.1 2000国家大地坐标系推广背景11.2 2000国家大地坐标系推广意义21.3 山东省2000国家大地坐标系推广现状32 工作目标与内容42.1 总体目标42.2 主要任务43 引用文件64 主要技术指标和规格64.1 数学基础64.2 坐标转换精度指标75 技术路线及措施75.1 市、县测绘成果转换技术路线75.1.1 D级及以下控制成果75.1.2 大比例尺3D产品105.2 市、县基础地理信息数据库125.3 独立坐标系与2000国家大地坐标系转换126 质量控制146.1 转换精度评定146.2 两级检查156.3 验收167 工作实施与计划安排167.1 工作要求167.2 组织机构设置177.3 技术支撑单位人员配置177.4 计划安排197.4.1 青岛市基础测绘成果转换进度安排197.4.2 市、县测绘成果转换进度安排197.5 经费预算208 附录II1 概述1.1 2000国家大地坐标系推广背景国家测绘地理信息局2008年6月18日发布公告，经国务院批准，根据中华人民共和国测绘法，自2008年7月1日启用我国的地心坐标系2000国家大地坐标系，英文名称为China Geodetic Coordinate System 2000，英文缩写为CGCS2000。为在全国范围内开展好此项工作，国家测绘地理信息局于2008年发布了启用2000国家大地坐标系实施方案（以下简称实施方案）和现有测绘成果转换到2000国家大地坐标系技术指南（以下简称技术指南）。实施方案指出，在国家测绘地理信息局统一领导下，国务院各有关部门和各级测绘地理信息行政主管部门分工负责，进行各类基础测绘成果和基础地理信息数据库的坐标系转换，完成各类地图数据库及地理信息系统的坐标系转换，建立各地相对独立的平面坐标系统与2000国家大地坐标系的有效联系。用810年的时间，完成现行坐标系向2000国家大地坐标系的过渡和转换。过渡期结束，将停止提供现行坐标系下的测绘成果。地方测绘地理信息行政主管部门的主要任务是，本行政区域启用2000国家大地坐标系的领导和组织实施，成立相应组织领导和实施机构，完成本级基础测绘成果的转换。市县测绘地理信息行政主管部门，要结合2000国家大地坐标系的启用，进一步加强对独立坐标系的清理和管理。1.2 2000国家大地坐标系推广意义建立和采用CGCS2000是适应当今空间对地观测技术发展的必然选择，有利于推动高精度快速定位技术在各领域的广泛应用，是我国测绘基准体系现代化建设的重要工作，是提高我国空间基准自主性和安全性、推进北斗卫星导航系统快速应用的基础。全国统一采用CGCS2000，有利于加速实现地理信息资源共享，避免信息资源的重复建设。（1）采用2000国家大地坐标系有利于提高测绘成果精度，更好地为经济建设、社会公众服务。采用2000国家大地坐标系避免了数据之间的坐标转换，从而减少了精度损失。目前，山东SCORS系统发布的数据服务均采用2000国家大地坐标系。（2）采用2000国家大地坐标系有利于国家、省、市测绘成果共享与联动更新。国家要求从2008年7月1日起，新建设的地理信息系统应采用2000国家大地坐标系，目前，国家和省级基础地理信息数据更新均已采用2000国家大地坐标系。市、县级测绘成果若想与国家、省级测绘成果实现共享，必然需要转换至2000国家大地坐标系。（3）采用2000国家大地坐标系能够更好地为智慧山东、数字城市和地理国（省）情监测服务。采用2000国家大地坐标系将极大促进各级基础地理信息数据与数字城市的有效衔接。国家要求各市、县数字城市的建设要在2000国家大地坐标系基准下开展，如继续采用1980西安坐标系，则仍需在应用时进行数学基准转换，既造成精度损失，又增加了工作量与基础地理信息数据应用成本。1.3 山东省2000国家大地坐标系推广现状按照国家的要求，山东省在2008年7月1日之后稳步开展2000国家大地坐标系的推广应用工作。（1） 具备全省推广应用2000国家大地坐标系的技术力量目前，已选派多人多次参加了国家级2000国家大地坐标系转换培训班，积累了一批具备在全省开展相关培训的技术人员。并且在软件方面已拥有自主知识产权的覆盖各级比例尺数据的坐标转换软件，并在日常生产过程中得到了应用与检验，质量可靠。（2） 省级测绘成果推广现状基本完成“十一五”省级成果（青岛市除外）向2000国家大地坐标系转换任务，“十二五”省级基础测绘更新成果（青岛市除外）均采用2000国家大地坐标系。（3） 市、县推广现状a）控制点成果：部分市、县已将D级及以下控制点转换至2000国家大地坐标系；b）大比例尺基础地理信息数据：部分市、县数字城市建设的平面基准采用2000国家大地坐标系，大比例尺基础地理信息数据3D产品已转换至2000国家大地坐标系成果；c）基础地理信息数据库：部分市、县在开展数字城市建设过程中，已将基础地理信息数据库转换成2000国家大地坐标系成果。（4） 推广应用2000国家大地坐标系存在的问题除应用于市、县两级数字城市建设的基础地理信息数据外，其余测绘成果仍大量采用1980西安坐标系，甚至个别测绘成果仍然采用1954年北京坐标系，市、县级基础测绘成果未完全转换为2000国家大地坐标系。2 工作目标与内容2.1 总体目标按照国家测绘地理信息局安排部署，在山东省内积极推广应用2000国家大地坐标系；2013年底前基本完成市级基础地理信息数据2000国家大地坐标系转换工作，2014年底前全面完成市、县两级基础地理信息数据2000国家大地坐标系转换工作，向社会及时提供相应测绘成果，促进各类测绘成果统一使用2000国家大地坐标系统；结合2000国家大地坐标系的启用，进一步加强对独立坐标系的清理和管理，促进测绘基准建设的统一化、标准化和科学化。2.2 主要任务（1） 确保完成青岛市基础测绘成果转换。根据山东省基础测绘成果转换时间进度安排，由青岛市测绘地理信息主管部门同步完成青岛市基础测绘成果3D数据和基础地理信息数据库向2000国家大地坐标系转换工作。（2） 推动市、县完成成果转换。加强对市、县的技术支持与监督管理，按期完成各类测绘成果的转换任务。a）控制点成果：各市、县测绘地理信息主管部门应当积极梳理D级及以下各类测量控制点成果，明确其原有平面和高程控制基准，在此基础上完成向2000国家大地坐标系的转换；b）大比例尺基础地理信息成果：各市、县级测绘地理信息主管部门要结合数字城市地理空间框架建设工作，整合原有的各种比例尺基础地理信息数据，将其转换成2000国家大地坐标系成果，充分应用于数字城市建设中；同时，对于最新生产的大比例尺基础地理信息产品严格采用2000国家大地坐标系；c）数据库成果：整合原有的各种比例尺基础地理信息数据库，转换成2000国家大地坐标系成果；对于新入库的基础地理信息数据，需确保其采用2000国家大地坐标系方可入库。（3） 积极在相关部门推广使用。在与测绘相关的各部门中加强宣传指导工作，了解推广应用2000国家大地坐标系的重大意义。在实际工作中加强沟通与指导，积极协助各部门在日常工作中尽快启动2000国家大地坐标系，为已有测绘成果向2000国家大地坐标系转换提供技术支持。（4） 做好成果检验与使用。各市、县级测绘地理信息主管部门在推广使用2000国家大地坐标系过程中，要加强对转换成果的质量检查与使用，做到成果转换的高精度和成果使用的广泛性。a）加强成果质量监管：为确保转换成果的质量，保证控制成果的一致性，市、县测绘地理信息主管部门要加强对转换成果质量的监督检查，对本级提供的成果承担质量责任。下一级测绘地理信息主管部门完成转换工作后，应向上一级测绘地理信息主管部门报告，经上一级测绘地理信息主管部门质量监督检查合格后，方可向社会发布。 b）强化新成果应用：市、县测绘地理信息主管部门要及时向社会发布新成果，为其坐标转换提供数据支撑。同时，要强力推动新成果的使用，对测绘地理信息新开工项目，一律使用新坐标系统；对各部门涉及测绘地理信息数据的新开工项目，要推荐使用新坐标系统。 3 引用文件（1） 启用2000国家大地坐标系实施方案，国家测绘地理信息局（2） 现有测绘成果转换到2000国家大地坐标系技术指南，国家测绘地理信息局（3） 2000国家大地坐标系实用宝典，测绘出版社程鹏飞等著（4） 关于加快2000国家大地坐标系推广使用的通知，国家测绘地理信息局，2013年2月22日（5） 2000国家大地坐标系培训教材，2009年10月（6） 数字测绘成果质量检查与验收GB/T 18316-2008（7） 测绘成果质量检查与验收GB/T 24356-2008（8） 城市测量规范CJJ/T 8-2011（9） 2000国家大地坐标系推广使用技术指南（10） 大地测量控制点坐标转换技术规程4 主要技术指标和规格4.1 数学基础坐标系统：2000国家大地坐标系；高程基准：1985国家高程基准。4.2 坐标转换精度指标（1）控制点成果转换：选择未参与转换参数计算部分重合点作为外部检核点；用转换参数计算至少6个重合点的转换坐标与已知坐标进行比较进行外部检核；控制点平面转换精度不大于0.05m。（2）基础地理信息数据及数据库转换：对于1954年北京坐标系、1980西安坐标系、地方独立坐标系等数据成果转换至2000国家大地坐标系后，转换点位的平均平面位置精度应小于图上的0.1mm。5 技术路线及措施5.1 市、县测绘成果转换技术路线5.1.1 D级及以下控制成果（1） 利用山东省境内的高等级控制点作为重合点，选择一定的坐标转换模型，求取坐标转换参数，将现有控制测量成果转换至2000国家大地坐标系下成果。控制点坐标转换模型包括以下几种：（1） 不同空间直角大地坐标系间的变换不同地球椭球基准下的空间直角大地坐标系统间点位坐标转换，换算公式为布尔沙模型。涉及七个参数，即三个平移参数，三个旋转参数和一个尺度变化参数。（2） 不同大地坐标系间变换a) 三维七参数坐标转换模型：用于不同地球椭球基准下的大地坐标系统间点位坐标转换，涉及三个平移参数，三个旋转参数和一个尺度变化参数，同时需顾及两种大地坐标系所对应的两个地球椭球长半轴和扁率差。b) 二维七参数转换模型：用于不同地球椭球基准下的椭球面上的点位坐标转换，涉及三个平移参数，三个旋转参数和一个尺度变化参数。c) 三维四参数转换模型：用于局部坐标系间的坐标转换，涉及三个平移参数和一个旋转参数。d) 二维四参数转换模型：用于范围较小的不同高斯投影平面坐标转换，涉及两个平移参数，一个旋转参数和一个尺度参数。对于三维坐标，需将坐标通过高斯投影变换得到平面坐标，再计算转换参数。e) 多项式拟合模型：用于相对独立的平面坐标系统转换。各个转换方式的具体转换模型可参照国家测绘地理信息局2013年6月正式下发的2000国家大地坐标系推广使用技术指南第30、31小节。控制点坐标转换具体方法如下：在控制点坐标转换过程中，涉及到1954年北京坐标系、1980西安坐标系、WGS84坐标系、2000国家大地坐标系间的参考椭球基准及参数。（1） 重合点选取原则选用两个坐标系下均有坐标成果的控制点。选取的基本原则为等级高、精度高、局部变形小、分布均匀、覆盖整个转换区域。（2） 转换参数计算a) 利用选取的重合点和转换模型计算转换参数；b) 用得到的转换参数计算重合点坐标残差；c) 剔除残差大于3倍点位中误差的重合点；d) 重新计算坐标转换参数（重复以上三个计算过程），直到满足精度要求为止；e) 最终用于计算转换参数的重合点数量与转换区域大小有关，但不得少于6个；f) 根据最终确定的重合点，按照转换区域范围，选取适用的转换模型，利用最小二乘法计算转换参数。（3） 坐标转换利用计算的转换参数，进行坐标抓换。（4） 精度评价坐标转换精度可采用内符合和外符合精度评价，依据计算转换参数的重合点残差中误差评估坐标转换精度，残差小于3倍点位中误差的点位精度满足要求。5.1.2 大比例尺3D产品针对大比例尺基础地理信息数据，明确其采用的平面和高程基准，由于成果覆盖范围较小，可采用二维七参数转换模式或三维七参数转换模式，求取转换参数，利用分块转换或逐点转换方式将现有成果转换至2000国家大地坐标下。（1） DLG转换方法a) 根据待转数据覆盖范围确定重合点，至少选取45个分布均匀的重合点，并在数据范围内部选定至少6个均匀分布的重合点对坐标转换精度进行检核。若重合点的不同坐标系成果均有三维地心坐标时，优先采用Bursa七参数转换模型，若缺少必要地高程值，则可采用平面四参数转换模型，重合点较多时可采用多元逐步回归模型。转换参数求取可利用专业的坐标转换软件，也可独立开发。b) 要求重合点在“华东、华中区域大地水准面精化成果”中选择，在求取转换参数时，应计算转换精度，当残差超过三倍中误差时，需剔除误差较大的重合点，重新计算，直至满足条件为止。c) 选定转换参数，利用ArcGIS或其他专业转换软件，实现DLG数据批量转换。d) 在DLG数据转换时，可采用整体转换或逐点转换方法。整体转换，即将整个数据作为一个整体进行平移、旋转、尺度伸缩，这种方法优点是保证了数据整体的一致性，不会造成局部变形，缺点是可能会造成局部转换精度较低；逐点转换，即利用软件读取DLG数据的所有坐标点信息和其他辅助信息，将DLG数据分解为点坐标文件和其他属性值文件，然后将点坐标文件转换至2000国家大地坐标系下，最后反向组合，还原成DLG数据，这种方法优点是保证了所有地物的转换精度，缺点是可能造成局部地物微小变形。在实际转换过程中，应综合考虑选择何种转换模式，并对转换后数据成果进行必要检核。（2） DEM转换方法a) 利用上述同样方法求取转换参数；b) 利用软件读取标准分幅数据中定位坐标信息，根据格网间距读取每个格网点坐标和高程值，分别记录并建立相互之间的联系；c) 将定位信息点转换至2000国家大地坐标系下，根据格网间距推断每个转换后每个格网点坐标；或是将格网点数据转换至2000国家大地坐标系下，再根据格网间距和格网点高程值，对数据进行重采样；d) 输出转换后的DEM数据，并选择明显地物点进行精度检核。（3） DOM转换方法a) 利用上述同样方法求取转换参数；b) 利用软件读取标准分幅数据的定位坐标信息，根据影像分辨率将影响分解成格式的六位数组，其中Z可以默认为0；c) 将数组中的信息转换至2000国家大地坐标系下后，对数据进行逆向输出为转换后的DOM数据；d) 对转换后的DOM数据选择明显地物点进行精度检核。5.2 市、县基础地理信息数据库将转换完成后的各市、县基础地理信息数据成果导入其基础地理信息数据库，从而完成市、县基础地理信息数据库的转换工作。5.3 独立坐标系与2000国家大地坐标系转换（1） 中央子午线选取2000独立坐标系设置中央子午线和分带要考虑几方面因素：a) 在条件允许情况下，要尽量与国家坐标系投影带的中央子午线保持一致；b) 新设置中央子午线与原城市独立坐标系要尽量一致；c) 尽量按照行政区域划分投影带；d) 考虑长度变形特点，保证主要经济区域长度变形满足限差要求，将长度变形较大区域设置在山区和农村区域；e) 尽量将重叠带设置在长度变形较大和使用较少的区域。（2） 重合点选取a) 尽量选取独立坐标系基础控制网的起算点及高精度控制点作为重合点；b) 在独立坐标系允许情况下，可选取城市周围国家高等级控制点作为重合点；c) 一般情况下重合点要分布均匀，且包围城市区域；d) 选定部分均匀分布的重合点作为外部检核点，对坐标转换精度进行检核；一般情况下，独立坐标系向2000国家大地坐标系转换重合点的选取，不少于5个重合点，外部检核点不少于5个，点位都要均匀分布覆盖整个城市区域。考虑到可能存在粗差点，需要多准备几个重合点作为备用。总之，重合点应尽可能多选取。（3） 转换数学模型确定城市独立坐标系大多数控制点和数字地形图是平面坐标，选定模型为二维转换模型，转换采用的坐标格式均为平面坐标。可采用二维四参数模型和二维多项式模型。相对独立的平面坐标系与2000国家大地坐标系选取坐标转换模型时要同时适用于地方控制点转换和城市数字地形图的转换。一般采用平面四参数转换模型，重合点较多时可采用多元逐步回归模型。当相对独立的平面坐标系统控制点和数字地形图均为三维地心坐标时，采用布尔沙七参数转换模型。坐标转换中误差应小于0.05米。（4） 转换参数计算及粗差点剔除采用上述二维坐标转换模型（二维四参数模型或二维多项式模型）求解转换参数。如果有n个重合点，写出误差方程：根据最小二乘原理可得转换参数向量：通过分析试算剔除粗差点，利用最小二乘法找出最小坐标转换残差数据作为转换参数。精度评定同控制点转换。（5） 外部检核将部分重合点不参与转换，作为检核点的外符合精度，外部检核点误差：其中，为检核点个数，为检核点转换坐标与其已知值之差。坐标转换精度要通过外部检核点误差与转换（残差）中误差全面来衡量，当转换的检核点误差与转换（残差）中误差数值接近时，可认为是坐标转换精度。6 质量控制6.1 转换精度评定通过已有控制点进行坐标转换精度的评定，用于检验精度的控制点要有一定数量，且具有一定的覆盖范围，精度应优于产品规格精度要求。V（残差）=重合点转换坐标-重合点已知坐标（1）空间直角坐标系点位中误差的计算公式：X残差中误差Y残差中误差Z 残差中误差空间点位中误差（2）平面直角坐标系平面点位中误差的计算公式：x残差中误差：y残差中误差：平面点位中误差为：6.2 两级检查在各类测绘成果转换过程中，切实加强求解转换参数和成果转换两个环节的质量控制，建立工序检查制。对可能产生误差的过程加以控制，对这些过程、相关的技术指标和参数予以规定，对查出的质量问题进行修改，以达到提高数据质量的目的。为确保产品质量，实行二级检查制度，即过程检查、最终检查。具体要求如下：一级检查(过程检查)由数据转换承担单位生产部门全面完成。具体作业部门要认真落实作业员的自查工作，对转换参数进行100%的检查，若发现残差超限，应及时对公共点进行调整，作业员要对自己的成果质量负责到底。对转换后的数据成果要选取特征明显点进行实际检核，发现问题时，要充分分析原因，并加以改正。二级检查(最终检查)由数据转换承担单位质检部门负责完成。6.3 验收市、县级各类测绘成果转换至2000国家大地坐标系之后，经过二级检查后，申请上一级测绘地理信息行政主管部门组织有关质检机构对转换成果进行最终验收。7 工作实施与计划安排7.1 工作要求（一）加强组织领导。市、县测绘地理信息主管部门要加强本地区推广使用工作的组织实施和督促检查，制定详细的工作方案，明确本地区下一阶段的目标任务、时间安排、工作措施、具体要求等，并于2013年9月底前将工作方案报山东省国土资源厅备案，山东省国土资源厅将在测绘地理信息工作年度综合考评中进行监督检查。 （二）加强人员培训。要积极组织技术培训，提高测绘地理信息部门、行业部门以及测绘资质单位专业人员的技术水平，培养一支技术能力强、能承担此项工作的队伍，为2000国家大地坐标系推广使用提供人才支撑。 （三）广泛宣传引导。市、县测绘地理信息主管部门要加大宣传力度，通过各种途径，大力宣传使用2000国家大地坐标系的先进性和必要性、国家政策和要求，及时通报工作进展，提高各方面认识。要重视对测绘资质单位的宣传，使其在测绘生产中自觉地使用新坐标系。（四）做好技术支撑。山东省国土测绘院负责通过山东省CORS系统、省级2000国家大地坐标系基础地理信息成果等，为市县级2000国家大地坐标系转换和推广应用工作提供技术指导和支持。7.2 组织机构各市县测绘地理信息行政主管部门要加强对2000国家大地坐标系转换和推广应用工作的组织领导，成立领导小组，统一协调推动本级基础测绘成果转换工作，并逐步推进本地区各行业各类测绘成果的转换和2000国家大地坐标系推广应用工作。7.3 承担单位各地要委托乙级以上测绘资质、具备2000国家大地坐标系转换能力的单位承担2000国家大地坐标系转换工作。承担单位要加强内部管理，明确项目负责人、技术负责人以及质检负责人，确保2000国家