“多测合一”实施中宗地面积差异与测绘成果的转换

“多测合一”实施中宗地面积差异与测绘成果的转换

李松江

西安大地测绘股份有限公司，陕西西安 710100

摘要：“多测合一”实施中，宗地面积会有差异，文章通过对不同坐标系中宗地面积差异的影响因素的分析和差异值的计算、对比，结果表明这种面积差异值对每100亩宗地仅在几个平方米之内，综合面积误差约在万分之一之内，对不同坐标系下测绘成果的影响很小，可以忽略。为便于国土空间规划和经济建设，以往历史的测绘成果都要统一到2000国家大地坐标系下，如果城市区域长度变形值不大于2.5cm/km时，应直接采用国家统一3º带高斯投影平面直角坐标系统，否则，还是需要建立与2000国家大地坐标系相联系的地方独立坐标系，而测绘成果的转换工作应该由地方CORS站统一管理坐标转换参数，经过加密处理，免费提供给各个测绘机构直接使用，才能促进“多测合一”的顺利实施。

关键词：多测合一；宗地面积；差异；坐标系；测绘成果转换

1引言

“多测合一”是自然资源部为落实党中央、国务院推进政府职能转变、深化“放管服”改革和优化营商环境的要求，以“多规合一”为基础推进规划用地“多审合一、多证合一、多验合一”改革，实现工程建设项目“一次委托、统一测绘、成果共享”的目标，从而为全面开展工程建设项目审批制度改革，统一审批流程，统一信息数据平台，统一审批管理体系，统一监管方式的“四统一”提供基础测绘数据。

“多测合一”涉及到土地、规划、住建、消防、人防等行政部门和供水、供电、燃气、热力、排水、通信等市政公用基础设施。在建设项目测量过程中，所形成的规划审批面积、工程设计面积、房屋交易的预测及实测面积和不动产登记的面积等测量成果，需满足完整性、一致性和可追溯性，符合测绘质量监督管理部门、行政审批部门验收标准和入库要求。

由于政府职能部门的职责和需求不同，实施测量的时间节点也不同，在以往的建设项目的测量成果，其所采用的坐标系不尽相同，界址点成果和宗地面积也会有差异。

这就要求，在实施“多测合一”作业过程中要对已有基础数据进行整合，统一测量标准规范和面积计算规则，确保计算标准、计算误差及精度符合国家相关技术规范的要求[1]。

2宗地面积差异

在一个城市中，往往有不同坐标系统的控制网同时使用，如城市规划部门、国土部门、交通部门、水利部门所使用的坐标系统不尽相同。即使是在同一部门，由于不断地建设、发展，城市原有测量控制网不能满足现代城市规划、建设和管理的需要，改造、扩建或新建的城市测量控制网与城市原有测量控制网在系统上出现差异的情况也时有发生[3]。

多个坐标系共存，多套测绘成果并存，图件成果不能直接融合使用，必须经过繁琐的坐标转换。转换到同一坐标系统中使用。

这样就必然导致宗地界址点坐标及宗地面积的差异，从而也显现出新旧成果不一致的问题。由于坐标系的不同，坐标值不同可以理解和解释，而权利人更关注的是宗地面积的差异。

下面就讨论一下宗地面积差异的影响因素和大小：

2.1地球球面面积改化投影为平面投影面积引起的宗地面积差值

若将地面观测值经改化和高斯投影后, 必然会引起长度变形和面积变形，其相对面积变形公式为：

高斯投影变形有两种，即实际边长归算到参考椭球面引起的长度变形 ΔL 1 和参考椭球面边长归算到高斯投影面引起的长度变形 ΔL 2 [6] ，

ΔL1 = -                                      (1) 

ΔL2 =                                           (2)

高斯变形引起的面积变化[5]

ΔS = (L +(ΔL1 + ΔL2))2－ L 2

=2L (ΔL 1 + ΔL2)+(ΔL1 + ΔL2)2        （略去第二项）

≈2L( ΔL 1 + ΔL2)

= －2L(-+)

= -2+                               （3）     

而   S=L2                                     （4）     

则，=-2 +                          （5） 

式中，Y m 为投影边两端横坐标平均值，Ｒm 为参考椭球面平均曲率半径，H m 为投影边高出参考椭球面的平均高程值，Ｒ 为投影边在参考椭球面上法截弧的曲率半径，L 为归算边边长。

式（5）的结果与下面公式（6）党亚民等的推算公式是一致的[4]。

/S=      -                    （6）

可以看出，同一宗地由高斯变形引起的面积变化主要由高程、椭球曲率半径、地块到中央子午线的距离决定。面积变化与宗地到中央子午线的距离成正比，即距离越远，面积变化越大，变化量为正值；高程引起的面积变化是负值，宗地高程越高，面积变化越大。二者综合影响后，其相对面积较差值很小。如某区域平均高程H按400米，地球曲率半径按6370米，距离中央子午线距离按90km计算:

/S= - = 0.000199621-0.000125589=0.000074032≈ 1/13508

也就是每100亩地，误差面积在4.9平方米。

2.2不同坐标系间的坐标转换引起的面积差异

这个差异值可以采用坐标转换四参数的求算结果中的比例系数K来计算[2] [3]：

SB/SA = K2，或者SB= K2 SA                                （4）

/SA= K2-1                                             （5）

一般情况下 , K 值接近于 1 , K 2 - 1 数值很小 ,式 ( 5 ) 可以表示为分子为 1 , 分母为 N 的分数 :

/SA= K2-1 =                                       （6）

式中K为四参数中的比例系数, SA ,SB分别为同一块宗地在A、B两个转换前后的坐标系的面积。

（1） 如在取某区域，取1980西安坐标系到地方独立坐标系的四个同名点的坐标值：

求算得出的转换四参数中 K=0.999939141089。

/SA= K2-1 = = -1.21714118E-04= -1/8216。

也就是每100亩地，误差面积在 -8.1平方米。

（2） 如在同区域，取1980西安坐标系到2000国家大地坐标系的四个同名点的坐标值：

求算得出的 K= 1.000005146848。

/SA= K2-1 = = 1.02937E-05 ≈ 1/97147。

也就是每100亩地，误差面积在 0.69平方米。

2.3宗地面积差异对测量成果使用的影响

对前文中举例所给定的地区，由地面观测值改化和高斯投影引起的宗地面积差值，每100亩的宗地，其宗地面积误差在5个平方米；而不同坐标系间的坐标转换引起的面积差异则不足1平方米。综合面积相对误差约为1/10000。

当然，由于地域的不同，这个误差值会有细微的变化，但可以肯定的是，在城市中，一般宗地面积只有几十亩，其绝对误差值是很小的，可以忽略的。

3测绘成果的转换工作

3.1地方坐标系的建立的必要性

2018年7月1日起全面使用2000国家大地坐标系。

“多测合一”实施过程中，需要对以往的测绘成果进行转换。如果采用CGCS2000坐标椭球，在国家标准的3º带高斯投影下，城市区域长度变形值不大于2.5cm/km时，应直接采用国家统一3º带高斯投影平面直角坐标系统，其投影面采用CGCS2000坐标系参考椭球面，中央子午线采用国家统一3º带的中央子午线[7]。

否则，就需要建立地方城市坐标系。一个城市只应建立一套与国家坐标系统相联系的，相对独立和统一的城市坐标系统。

考虑到测绘资料的共享性、历史资料的延续性，为了减少坐标转换引起的长度变形和面积变化，坐标转换前后的中央子午线尽量保持一致。因为中央子午线的改变会使同一地块在不同坐标系内的投影面积发生较大改变[5]，所以，要建立一个基于2000坐标系椭球参数下的地方城市坐标系，其中央子午线、投影面尽可能沿用城市区域内原政府部门所使用的独立坐标系，对原地方坐标系进行改造、扩建和优化，建立统一的测绘基准，釆用与2000国家大地坐标系相联系的地方城市坐标系。

3.2测绘成果的转换工作

测绘成果的坐标转换工作是一项十分严谨的科学的工作。测绘成果主要包括控制点成果、数字线划图(DLG)、数字正摄影像 (DOM)、数字高程模型 (DEM)、基础地图数据库、航空摄影和卫星遥感等图形图件成果。常用的数据格式有dwg, edb, mdb, shp, tif 等，对不同的测绘成果采用不同的方式、方法、程序进行。

原国家测绘地理信息局将测绘成果分为点位坐标，1:2.5-1:25万数据库，1:1万及1:5千基础地理信息数据库，相对独立的平面坐标系统成果等几个大类进行归类，而各个大类中又针对不同比例尺、不同坐标系，不同数据格式、不同数据库的建立方式、不同分辨率等情况进行细分，提出了相应的不同的测绘成果转换的方法

[12]。

在进行转换工作前，应对已有测绘成果的形成时间、方法、种类、比例尺、等级、精度、范围等信息进行详尽的收集和分析，确定具体坐标转换方法，制定合理的转换方案。在成果转换完成后，还要对转换精度进行验证和分析评定。合格后才能达到技术要求和实际使用的需要。

由于此项工作技术性强，精度高，对测绘作业单位的专业技术水平和实践经验有较高的要求。因而，地区性的基础地理信息成果转换工作一般通过招标方式选定有实力的测绘单位完成。

而对于“多测合一”的常规性测绘工作，包括所有新建、改建、扩建的建筑物、构筑物及市政基础设施建设项目，如规划用地定点测量，建筑物定验线测量，管线测量，规划监督测量，人防测量、三维报建，房产测量，地籍测量，不动产日常权籍调查等项目，项目类型多，工作量小，工期紧（一般不超过15个工作日）。由于涉及面广，承担任务的测绘机构较多，不可能各个测绘机构根据各自收集到的控制点成果资料按不同的方法和模型采用不同的软件来求取各自的坐标转换参数。出于保密的的要求，必须由所在地方测绘主管部门负责，建立统一的坐标转换系统。坐标转换参数是严格保密的，测绘成果的转换应该统一由一家单位来做，以保证成果的质量。但这样又会滋生垄断性经营，不符合“多测合一”的政策要求，而且，由一家单位实施，进度上完全不能满足市场需求，也不现实。

比较可行的办法，就是把坐标转换参数固化在地方CORS系统，由地方CORS站统一管理，各个测绘机构直接免费使用，这样既保证了精度，也满足了进度要求。

当然，这需要通过软件安装使用权限保密；原始数据保密；使用时间限制；使用测区范围限制；使用需求限制等加密技术，加强城市坐标系统转换参数和地方水准面模型的保密性，实现对CORS用户端实时三维成果智能转换的技术控制[8]。

4结论和建议

（1）“多测合一”全面实施前期，政府相关部门必须尽快制定统一的作业标准规范，统一宗地面积计算规则。

（2）在不同坐标系下，宗地面积虽然有差异，但是相对来说，是可以忽略的，在城市区域内统一的城市坐标系下，对“多测合一”的影响是细微的。

（3）由地方CORS站统一管理坐标转换参数，经过加密处理，免费提供给各个测绘机构直接使用，是合理的。

参考文献：

[1]西安市自然资源和规划局等，西安市工程建设项目“多测合一”改革工作实施办法（试行），市资源,[2020]20号；

[2]聂国富，陈明悦，不同坐标系下界址点坐标与宗地面积的转换计算，科技博览，2010，303-304；

[3]靳永滨，不同平面坐标系统中地块面积转换计算的研究及应用，测绘通报，2007年第8期，48-50；

[4]党亚民等，不同坐标系图斑理论面积计算研究，测绘科学，第30卷第6期，2005.12

[5]凌祥安等，不同坐标系向CGCS2000 转换引起地块面积变化的研究，镇江高专学报，第32卷第3期，2019.7；

[6]住房和城乡建设部．《城市测量规范》，CJJ/T 8 -2011，中国建筑工业出版社，2011:187 －194；

[7]国家标准化管理委员会，城市坐标系统建设规范，GB/T 28584-2012，2012；

[8]秦宽，高军虎，基于CORS用户端的实时坐标和高程转换与加密技术，铁道勘察，2015年第4期，24-27；

[9]孟 泱，戴明松等，CGCS2000 坐标系对现有测绘成果的影响及坐标转换方法的探讨，工程勘察，2010,增刊，第1期；

[10]刘成宝，赵向阳，杜洪涛，济南市现有测绘成果向 CGCS2000 的转换研究，工程勘察，2014年，第6期；

[11]刘锐冰，刘连胜，县级国土部门测绘成果转换为2000国家大地坐标问题分析及解决措施，科技研究，2019年3期；  

[12]国家测绘地理信息局，现有测绘成果转换到2000国家大地坐标系技术指南，国测国字 (2008 )24号文。

[13]谢忠俍，坐标系统转换引起的宗地面积变形分析，北京测绘，2011年第1期。