不同坐标转换模型在地方坐标系统建构中的适用性研究

引言：

地方坐标系统在城市规划、地籍测量与工程建设中发挥重要作用，其准确性依赖于有效的坐标转换模型。当前，随着 GNSS 技术、CORS 系统与多源测绘数据广泛应用，如何根据实际需求科学选用模型成为测绘工作的关键问题。针对不同区域地形条件与精度等级，合理匹配模型并制定配套技术路径，对提升空间数据一致性与测量成果通用性具有实际意义与推广价值。

1. 坐标转换模型在地方建系中的作用

坐标转换模型是地方坐标系统搭建的关键技术工具，其主要作用是实现不同测绘基准的精确对接，地方建系往往会有将国家坐标系、GNSS 实测数据与本地工程坐标系统统一的相关困扰，模型能成功实现位置、方向、尺度等要素的转换及拟合处理，依实际需求，可从仿射变换、四参数、七参数或高阶模型中选择，为满足不同精度水平和地形状态下的转换诉求，合理抉择与应用模型，不仅能增进坐标系统的一致性及工程可用性，还能对区域内测绘成果的共享与空间信息平台的无缝融合起到支撑作用，成为保障地方建系科学性、可操作性的基础支撑[1]。

2. 基于应用需求的坐标转换模型选择与实施路径探析

2.1 明确应用场景与精度等级需求

在地方坐标系统构建的工作里，首要工作是弄清楚其实际应用场景，囊括地籍测量、城乡规划、矿产资源探查、水利工程配置等范畴，不同场景对坐标转换精度要求的差异十分明显，如针对地籍测量，误差需控制到厘米级，矿山大比例尺图也许会接受分米级这样的误差。应对项目所在的地形特征（像山区、平原、丘陵这类）开展评估，且要按照测绘目标设定相应的精度等级指标，需确定所采用的设备类型（如 RTK、CORS 系统等）和数据获取的方式，结合误差的可容忍区间，确定模型需要的拟合精度范畴，为后续模型选择及转换策略规划提供完整技术支撑与必要前提，保障坐标系统在特定应用场景下的可用与可靠。

2.2 评估控制点布设与数据质量状况

所用控制点的布设密度、空间分布均匀性及数据观测精度，高度左右着坐标转换模型的精度，项目开始实施前，需对已存在的控制点实施质量查验，涉及平面点位精度、垂直方向控制精度和 GNSS 坐标可靠性的评估分析，重点在于识别重复观测误差、外业采集误差以及误差传递的风险点。需判别基准点于待转换区域是否能形成如封闭图形、均匀分布之类良好的几何构形，防止在模型解算时出现病态矩阵以及局部拟合存在缺陷的问题，倘若原有控制点数量匮乏或分布呈现不合理状态，应马上补测关键点或开展差分纠正，优质的数据质量是模型求解的必要基础，更关乎地方坐标系统最终构建的稳定性及其可推广性，属于控制全流程误差不断积累的关键保障。

2.3 匹配合适的坐标转换模型类型

应依据场景需求、数据特征和目标精度综合选定坐标转换模型，若仅仅触及局部线性变换，好比比例缩放、旋转状态改变和位置偏移，满足需求用仿射模型或四参数模型即可，若要考虑三维坐标与地球参考系的相互转换，就需要采用带有平移、旋转、尺度的七参数模型，更利于不同测量基准与参考椭球达成坐标对接目的。处于大范围或者像山区、多断层地貌的形变区域里，线性模型也许不足以实现对复杂形变过程的逼近，宜采用多项式或样条函数类的非线性模型，强化对局部误差的拟合水平，进行模型的选型，应结合实际转换范围、控制点数量及地理复杂情形，就精度与复杂性进行权衡，尝试选用可操作性突出、误差控制明确、适应表现良好的模型方案，以实现坐标系统构建的长期稳定运作。

2.4 开展模型参数求解与误差校验

待模型选型完成后，应凭借控制点数据开展参数解算，一般会用最小二乘法对误差进行最小化求解，保障整体残差分布的合理性，避免局部误差呈现异常扩散态势，为提升解算可靠性水平，可借助冗余点开展平差分析，采用加权回归模型与权值函数来消除粗差影响。待参数求解结束之后，应利用内插残差分析、后验方差分析以及外业交叉验证等方式来做，全方位估量模型的拟合质量及预测力，鉴别误差集中特点与模型的稳定性，在大尺度区域，也或是多区块拼接情形当中，还得开展多阶段转换查验，保障模型于多个子区块间的连续性与连贯性，最后要记录模型参数的根源、解算手段与误差评估成果，为地方坐标系统的运维给予可追溯路径的技术凭证，提高整体成果的科学性及可信水平 [2]。

2.5 制定转换流程与成果交付标准

当模型选定与参数求解结束后，得构建一套成系统的坐标转换实施流程，使后续应用达成标准化及可复制的效果，流程需包含数据收集、模型构建、参数运用、结果呈现、误差剖析这五个环节，携有对应的技术文档及操作样板，应清晰界定成果交付的标准，涉及转换后成果的格式（如shp、dxf、xml 之类）、坐标标识的具体规范（地理坐标或投影坐标）、成果精度情况说明（最大残差、平均误差）等内容。在实际开展交付工作时，需附上模型说明文档、控制点坐标表、转换参数清单以及误差评估报告，方便进行项目复查及成果备案，依靠流程规范及成果标准化的管理，能有效强化坐标转换成果的专业性与可靠水平，促进地方坐标系统在工程测绘、GIS 平台、政府信息系统里高效发挥作用，同时为往后的更新拓展提供制度化的技术后盾。

结论

不同坐标转换模型在地方建系中具备各自优势，需结合实际场景与测区特征科学选用。借助规范控制点的布设、精准参数的求解以及成果输出标准的制定，可促成模型高效部署及误差的治理，倡导构建统一的技术流程与质量管控体系，优化模型在地方测绘系统中的适应性、稳定性及推广意义，为地理信息系统的搭建、工程项目的管理以及多源空间数据的融合筑牢技术支撑与制度保障根基。

参考文献

[1] 王凯松 , 刘增良 , 吴迪 , 等 . 面向 3DS Max 三维模型的坐标转换方法研究 [J]. 测绘与空间地理信息 ,2024,47(10):34-37.

[2] 高闪闪 . 基于公共点平均坐标平移量的四参数转换 [J]. 低温建筑技术 ,2023,45(10):124-127.

作者简介：翁强，出生年月:1967 年4 月，性别: 男，籍贯: 辽宁省兴城市，民族: 满，学历: 大学本科，职称: 测量工程师，研究方向: 地质测绘