基于北京2000坐标系的CORS应用
张锡越1,2 任政兆1,2 朱照荣1,2 张凤录1,2 王 攀1,2 邵华勇3
(1. 北京市测绘设计研究院, 北京 100038;2. 城市空间信息工程北京市重点实验室, 北京 100038;3. 北京金绘发勘测科技服务有限公司, 北京 100070)
摘 要：针对北京2000坐标系推广应用的现状,在研究建立推广应用机制的基础上,详细分析了北京2000坐标系启用对北京市连续运行参考站(CORS)服务系统的影响,并提出CORS系统直接播发北京2000坐标系的技术方法,解决了北京2000坐标系与CORS系统的应用结合问题,在提升北京市CORS服务系统的应用水平和能力同时,为北京市规划、建设与发展提供高精度、多功能、应用便捷的城市基准保障。
关键词：北京2000坐标系;推广应用;连续运行参考站系统
0 引言
为了适应城市规划与建设管理,满足各类工程的勘察设计、施工管理、地形图测绘、地籍测量等需要,建设基于2000国家大地坐标系的地方坐标系统符合国家政策、城市建设和测绘技术发展趋势的要求,是新形势下城市开展测绘工作的主要基准框架支撑[1-2]。2020年,北京市规划和自然资源委员会组织开展了北京2000坐标系的建立工作,确定了科学、合理的最优方案,明确了新坐标系的中央子午线、原点等相关参数,建立了北京2000坐标系。2021年开始逐步在全市范围开展推广应用工作。北京2000坐标系于2022年1月1日正式启用,设置1年过渡期,过渡期内现有各类测绘地理信息成果和地理信息系统,逐步过渡到北京2000坐标系,2023年1月1日起停止使用原有的北京地方坐标系[3-4]。
北京市连续运行参考站(continuously opera-ting reference stations,CORS)服务系统是北京市基础地理信息框架的核心,是区域和城市现代化资源和环境管理、规划和建设的重要基础设施,已经成为城市现代测绘基准的重要组成部分,向北京市专业测量用户提供网络实时动态载波相位差分技术(real time kinematic,RTK)服务、精密事后定位数据服务及坐标转换服务,为首都的30多个重点行业提供个性化服务,提高了首都建设和现代化管理水平,对加速北京市实现数字化和智能化具有重要意义与价值[5-8]。在研究建立北京2000坐标系推广应用机制的基础上,将北京2000坐标系与北京CORS服务系统应用结合,是践行各类业务系统向北京2000坐标系转换的重要举措,为北京市测绘地理信息产业发展提供统一的基准保障,对服务北京市经济和规划建设发展也具有重要的意义。
1 北京2000坐标系现状
北京2000坐标系是基于2000国家大地坐标系(China geodetic coordinate system 2000,CGCS2000)椭球建立的相对独立的平面坐标系统,是经过自然资源部批准的北京市唯一合法的坐标系统。以过北京市两轴交点的经线(116°23′28″)为中央子午线,原点位于两轴交点(东经116°23′28″与北纬39°54′22″的交点),采用高斯-克吕格投影方式,投影面高程为0 m。相比空间时代全球通用的2000国家大地坐标系,北京2000坐标系是采用与2000国家大地坐标系相同的椭球,根据北京市实际情况选取合适的中央子午线和投影面建立的,只适用于北京市范围。2000国家大地坐标系成果与北京2000坐标系成果可以实现精度无损转换。
2 北京2000坐标系推广应用机制建立
北京2000坐标系的应用可满足各行业数据更新频率快、定位精度高、获取成果便捷等需求,对数字经济建设提供强有力的基础支撑。因此,建立合理、完备的推广应用机制,形成总体实施路线与要求,可为基准建立城市的推广应用工作的提供借鉴和参考,确保新旧坐标系的顺利衔接。
2.1 推广应用基本原则
北京2000坐标系推广应用工作按照“由内而外、稳步转换、急用先行、统一应用”的基本原则。
(1)由内而外。推广应用工作首先在北京市规划和自然资源委员会内部选择各类型数据开展试点,对转换软件、技术流程、工作方法进行全面验证,在总结相关经验的基础上形成高效工作模式,并在北京市规划和自然资源委员会内部全面开展。在与各相关部门、单位充分沟通协调前提下,切实推动全市的推广应用工作。
(2)稳步转换。按照推广应用步骤,根据北京市数据现状,设置一年的坐标系过渡期,在过渡期内,全市新开展的测绘地理信息相关工作在新坐标系下进行,已开展的工作,按原坐标系进行。过渡期结束后,全面启用新坐标系。推广应用过程中,针对审批平台等动态数据,搭建基准下的平台与原平台并行,待各项测试工作通过后,再进行平台数据的切换,保障各项审批等事项平稳过渡。
(3)急用先行。结合坐标系使用情况,研发应用于不同场景的坐标转换软件,最大限度地提供方便、快捷、易操作的坐标转换服务。根据工作需要,先行开展常用和急用数据的转换工作,对于不常用的存档数据,在需要使用时再进行坐标转换。历史数据暂不做大规模的统一集中转换,具体视实际工作情况来确定。
(4)统一应用。在新基准启用实施后,全市域范围内的管理工作应统一在新基准上开展,涉及需要上报国家的数据,可按照部委要求快速、便捷转换至2000国家大地坐标系后上报,实现“工作用北京2000,上交用国家2000”的工作模式。
2.2 推广应用总体要求
(1)高度重视,抓好落实。通过公文、宣讲、座谈交流等方式使各相关坐标系使用单位高度重视北京2000坐标系的推广应用工作,充分认识到该项工作对未来发展的重要性,认识到与业务融合的必要性,认识到与具体工作结合的复杂性,做好思想准备、能力准备,强化工作的紧迫感,严格按照相关要求加强组织领导,抓好各项工作落实。
(2)明确职责,协同配合。北京2000坐标系推广应用涉及全市各级政府、各个委办局及相关单位,需要明确职责,落实数据转换主体责任,强化部门、单位间的沟通协调,形成合力,共同推进工作。按照谁的数据谁负责的要求,各部门、单位之间落实数据属地管理责任,加强相互沟通对接,推动建立一对一联系人机制和高效的工作流程,共同开展数据梳理工作,研究坐标转换的先后顺序,明晰数据之间的关联关系,建立转换过程中新旧数据并行机制和全面启用后面向应用端的使用机制。
(3)加强安全,保证质量。北京2000坐标系相关参数属于敏感数据,推广应用工作过程中各有关部门要严格遵守国家相关安全法律、法规,遵守测绘成果安全规定和程序,健全数据安全管理制度,切实保障推广使用过程的各个环节的数据安全。在数据转换和实施过程中,各部门要按照国家有关测绘质量管理的规定,按照要求保存转换数据,保证转换过程可追溯。未通过质量检查的数据成果,一律不得对外发布、使用和提供。
2.3 推广应用总体工作步骤
(1)软件研发及测试。北京2000坐标系的推广应用工作涉及全市地理空间数据,需要根据各行业单位空间数据的实际应用情况,开展坐标转换软件研发、测试等工作,提供方便、快捷、易操作的坐标转换服务,实现现有坐标数据向新基准的转换。
(2)新旧坐标系过渡期。为保证现有坐标系向新基准的平稳过渡,根据北京市实际情况,设置新旧坐标系过渡期(1年)。城市现有各类测绘地理信息成果和业务系统,在过渡期内可沿用现行坐标系并逐步转换到北京2000坐标系下。
(3)坐标系全面启用。过渡期后新生产的各类测绘地理信息成果和地理信息系统应采用北京2000坐标系,并停止使用现行的北京地方坐标系统。
3 北京2000坐标系对CORS服务应用影响分析
3.1 北京市CORS服务系统影响分析
北京市CORS服务系统基准站网目前由19个基准站组成,所有基准站均安装天宝阿洛伊接收机,可支持包含北斗三代卫星的四系统信号的接收,数据处理中心软件为Trimble Pivot 4.1.3版本软件,支持四系统的整网解算处理和播发服务。北京2000坐标系启用后,北京市CORS服务系统基准站软硬件设备,数据管理软件均无须进行升级改造,可按照原有方式继续提供高精度位置播发服务。服务受到影响的主要有以下两个方面:
(1)地方成果坐标转换与提供。在研发北京2000坐标系成果转换软件的基础上,自2023年1月1日起,CORS用户通过邮箱发送方式获取的成果将改变为北京2000坐标系。为满足跨过渡期项目的坐标转换需求,将在一段时期内根据用户要求同时提供北京2000坐标系和北京地方坐标系成果。
(2)北京2000坐标系成果的实时获取。为进一步促进高精度位置服务系统在实时城市测量领域的应用,提升外业测量效率和便捷性,满足部分用户外业实时获取北京2000坐标系的需求,必须研究CORS服务系统直接播发地方基准技术,采用假参数播发的虚拟参考站位置,并在用户端实时修正,实现空间基准服务实时应用,在兼容现有PIVOT数据管理软件的同时,解决用户实时定位问题。
3.2 北京市CORS用户影响分析
自2007年8月,北京市CORS服务系统开始向北京市用户提供网络RTK服务、网络RTD服务、精密事后定位数据服务及坐标转换服务,目前注册用户已经涵盖了北京市具有乙级以上测绘资质的200多家单位,共计400多个账号。支持北京全市域四星网络RTK服务,为首都的规划、测绘、地震、气象、国土资源、应急保障、交通、水利、矿产、林业、农业等众多行业提供多样化专业测绘服务。CORS用户利用服务IP地址、端口号、源节点、用户名和密码登录系统后获取高精度位置服务。北京市CORS服务系统启用北京2000坐标系后,用户端的设备不受任何影响,可按照原有方式继续使用;但自2023年1月1日起,系统默认提供北京2000坐标系成果,用户若想继续获取北京原地方坐标系成果,需要注明成果转换需求。针对获取实时北京2000坐标系的用户,需要修改登录的端口号和源节点,获取最新的定位成果。
4 CORS直接播发北京2000坐标系技术思路
为满足平面控制网测量、城市1∶500比例尺测图和市政工程施工放样等工作的需要,确保实际作业过程中无须手动进行任何长度变形改正和提升作业效率,全国绝大多数城市均使用城市坐标系实现测量和成果管理。但由于2000国家大地坐标系与北京2000坐标转换参数敏感,按相关保密政策无法直接提供给用户使用,需要研究CORS直接播发北京2000坐标系技术。目前,我国大部分的CORS系统服务均采用虚拟参考站技术,北京市CORS服务采用假参数播发的虚拟参考站位置,并在用户端利用参数实时修正的技术思路[9-10],如图1所示。具体技术流程如下:
图1 CORS实时播发北京2000坐标系技术路线
(1)将空间基准下坐标用一组自定义的中央子午线转换到过渡坐标C1(XYZ)。
(2)利用同名点的过渡坐标C1和CGCS2000坐标C2,计算C2到C1的转换七参数A。
(3)将转换七参数A通过参数偏移变成两套假参数B和B′,即C2·B·B′=C1,利用假参数B生成虚拟参考站位置并播发给用户。
(4)将参数B′和自定义中央子午线数值提供给用户,并设置到RTK手簿中,自动实现用户过渡坐标系至空间基准的转换,见图1。
5 结束语
北京2000坐标系的推广应用可使得城市主要建设区域满足限差要求,避免所有与边长测量、施工放样等相关的工程进行手动变形改正,高效满足城市建设、规划、工程施工等的需要,为城市的基础测绘工作、城市信息化建设、经济建设、重大工程项目建设及城市可持续发展提供高精度、多功能、应用便捷的城市基准保障[11]。将北京2000坐标系与CORS应用相结合,在提升北京市CORS服务系统的应用水平和能力的同时,推动北京市CORS服务系统为北京各行各业应用提供更加优质的位置服务。
参考文献
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[11] 国家测绘地理信息局.城市坐标系统建设规范:GB/T 28584—2012[S].北京:中国标准出版社,2012.
引文格式：张锡越,任政兆,朱照荣,等.基于北京2000坐标系的CORS应用[J].北京测绘,2023,37(4):588-591.
基金项目：北京市科技计划(Z191100002419010)
作者简介：张锡越(1991—),男,山东滕州人,硕士,工程师,从事基准建设、运维、服务方面的研究工作。E-mail：gps_center@163.com
转自：“测绘学术资讯”微信公众号
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