基于ArcGIS的CGCS2000坐标转换
摘 要：我国目前正在推行 CGCS2000 国家大地坐标系，但是在我国大部分城市的基础地理信息数据都是基于城市独立坐标系中，因此，本文在基于实际工程应用中，研究了如何利用 ArcGIS 软件，将矢量数据和栅格数据从地方坐标系到 CGCS2000 国家大地坐标系之间的转换，对实际工作具有一定的指导意义。
关键词：ArcGIS；CGCS2000；坐标转换
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引言
在我国，由于工作需要，各个城市基本上建立了城市独立坐标系统。在实际作业中，所有测绘工作都是基于地方坐标系进行，包括地形图测绘、地理国情普查、土地变更调查等。在全国范围内，为了建立统一的基准，实现各个省市地区的数据共享，实现统一管理，我国建立了CGCS2000国家大地坐标系。
因此，需要将所有的基础地理信息数据由本地坐标系转换到CGCS2000国家大地坐标，而且包括原有的1954北京坐标系、1980西安坐标系的基础地理信息数据均要转换到CGCS2000国家大地坐标系。在实际工作中，主要应用到的基础地理信息数据包括控制点数据、矢量数据和栅格数据等。
本文在基于实际工程应用中，研究了如何利用Arc GIS软件，将矢量数据和栅格数据从地方坐标系到CGCS2000国家大地坐标系之间的转换。
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基础测绘成果转换到CGCS2000坐标系
国家测绘局在启用CGCS2000坐标系的同时，发布了《启用2000国家大地坐标系实施方案》和《现有测绘成果转换到2000国家大地坐标系技术指南》。实施方案中指出，地方的地理信息数据库，应该建立与CGCS2000国家大地坐标系之间的转换关系，并且转换成CGCS2000国家大地坐标系。
地方坐标系转换到CGCS2000国家大地坐标系，在城市地区可以采用平面四参数方法进行转换。主要的过程主要有：(1) 建立4个以上控制点的控制点对，既有地方坐标系的成果，又有CGCS2000国家大地坐标系的成果；(2) 利用坐标对数据计算出平面四参数；(3) 评估转换参数的精度,精度达到要求，即可以进行坐标转换。
在进行基础地理信息数据的转换时，各个城市测绘单位开发了自己的坐标转换工具，本文根据方案的实际情况，利用ArcGIS软件，进行地方坐标系到国家坐标系之间的转换，其中矢量数据采用的是ArcGIS的空间校正功能，栅格数据采用的方法是ArcGIS的栅格配准功能。
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基于矢量数据的坐标转换
在ArcGIS中的矢量数据以地形图数据为主，地形图的绘制，主要是在城市独立坐标系统下进行的，将城市独立坐标系下的地形图转换到CGCS2000国家大地坐标系，可以采用ArcGIS空间校正功能。ArcGIS的空间校正工具是将图层的坐标从一个位置转换到另一位置，实际上就是将图层进行坐标转换，需要进行缩放、平移和旋转。变换过程是针对某一要素类内的所有要素统一执行的，通常用于将以数字化仪创建的数据转换成地图上所表示的实际单位。具体实现步骤如下：
(1) 打开需要转换的图层，并且让图层处于编辑状态下，如图1所示。
图1 ArcGIS图层编辑器示意图
(2) 添加空间校正工具，在空间校正-校正数据中设置要转换的图层，把需要转换的图层进行打钩，如图2所示。
图2 转换图层设置
(3) 定义空间校正方法，设置空间校正的坐标转换对，及在ArcGIS中点空间校正-链接-打开链接文件，通过查看链接表可以看到坐标转换的残差基本情况，判断是否有粗差出现，如果出现粗差，需要剔除后重新导入计算，直至合格为止。此步骤是通过已有的坐标转换对，利用ArcGIS的空间校正方法，实现坐标转换参数的获取，如图3所示。
图3 ArcGIS定义空间校正
(4) 进行矢量数据坐标转换，即点击空间校正-校正，即完成数据的转换。(5) 完成数据的转换后，需要在其属性中定义正确的坐标信息，才能显示出来。
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基于栅格数据的坐标转换
栅格数据的坐标转换主要对象为航片、卫片和无人机拍摄的影像数据，数据格式主要为tiff、img格式等。在ArcGIS中,栅格数据的坐标转换与矢量数据的坐标转换操作步骤类似，也是通过选取坐标转换对进行坐标转换，不同的是坐标转换的对象是栅格数据。
(1) 添加栅格配准工具，在栅格配准工具条中选中需要编辑的图层，如图5所示。
图5 ArcGIS栅格配置工具表
(2) 添加坐标转换对，设置空间校正的坐标转换对。坐标转换对是已有的坐标对，事先可以放置在Excel中，在这里直接导入数据即可，如图6所示。
图6 ArcGIS中添加坐标转换对
(3) 点击栅格配准-更新栅格配准，或者将数据重新导出，及完成栅格数据的坐标转换。
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转换的精度分析
本文利用 2000 km2 1∶1000的地形图作为实验数据，选取了40个分布较均匀的控制点，作为坐标转换对。通过建立链接数据,实现坐标转换后，如图7所示，内符合精度均方根误差为0.000 040 m，将2 000 km2 的矢量数据进行坐标转换后，与标准的矢量图进行套合后，如图8所示，其坐标转换的外符合精度都在1 mm以下，精度符合规范要求。
图8 外符合精度
图9 是栅格转换后与矢量图的叠加效果，可以看出转换到CGCS2000的影像图与地形图叠加效果好，满足相关规范要求。
图9 转换效果图
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结论
本文介绍的基于ArcGIS进行栅格数据和矢量数据的坐标转换，无需开发新的坐标转换软件，就可以实现地形图、影像图等数据从地方独立坐标系到CGCS2000国家独立坐标系的转换，且坐标转换速度快，转换精度满足规范要求。
参考文献
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来源：城市勘测 转载：测绘之家
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