GPS-RTK在土地利用現(xiàn)狀測繪中坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度分析

王 鵬 陳文犀

【摘要】 采用三參數(shù)、七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型,完成項目區(qū)WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)到1980西安坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換參數(shù)的計算,并對其精度分析,得出結(jié)論:轉(zhuǎn)換參數(shù)越多,轉(zhuǎn)換精度就越高,精度可以提高近1倍。

【關(guān)鍵詞】 GPS;土地整理;坐標(biāo)轉(zhuǎn)換;精度分析

GPS所測的大地坐標(biāo)與大地高是以WGS-84橢球面為起算面的地心系成果。我國目前使用的大地坐標(biāo)成果為1980西安坐標(biāo)系參心成果,參考橢球體為IAG—75橢球,要把WGS-84橢球下的空間直角坐標(biāo)成果(X,Y,Z)轉(zhuǎn)換到1980西安坐標(biāo)系下,才能滿足用戶對高精度GPS網(wǎng)點成果的使用要求。

一、研究方法

在完成我國參心大地坐標(biāo)系和世界地心坐標(biāo)系(WGS一84)轉(zhuǎn)換模型的計算時,采用了常用的具有明顯幾何意義的三參數(shù)、七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型。

三參數(shù)模型的原理是:把GPS 所測定的WGS-84 坐標(biāo)當(dāng)作具有一定系統(tǒng)性誤差的西安80系坐標(biāo)值,默認(rèn)了使用點所在的坐標(biāo)系與WGS-84坐標(biāo)系北方向是一致的,只考慮X平移、Y平移、Z平移,忽略X旋轉(zhuǎn)、Y旋轉(zhuǎn)、Z旋轉(zhuǎn)以及尺度比參數(shù)。三參數(shù)是通過一個已知點來校正,求出WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)值與實際應(yīng)用坐標(biāo)值的三維差值,即△X、△Y、△H,來消除系統(tǒng)誤差。

WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)與1980西安坐標(biāo)系統(tǒng)給的轉(zhuǎn)換是兩種橢球之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,是橢球參數(shù)之間的轉(zhuǎn)換,對于這種轉(zhuǎn)換,在同一個橢球里的轉(zhuǎn)換時嚴(yán)密的,而在不同橢球之間的轉(zhuǎn)換是嚴(yán)密的,不存在一種參數(shù)可以全國通用,而是不同的地方,有不同的參數(shù)。

七參數(shù)轉(zhuǎn)換也是一種不嚴(yán)密的轉(zhuǎn)換關(guān)系,兩個坐標(biāo)系統(tǒng)的橢球、投影等不同,一般而言,對于此類轉(zhuǎn)換,相對嚴(yán)密的模型就是布爾莎模型,即考慮X平移、Y平移、Z平移、X旋轉(zhuǎn)、Y旋轉(zhuǎn)、Z旋轉(zhuǎn)以及尺度比參數(shù)等七個參數(shù)。

二、實例研究

以當(dāng)陽市兩河鎮(zhèn)等四鎮(zhèn)示范工程建設(shè)基本農(nóng)田土地利用現(xiàn)狀圖為例,探討利用GPS RTK進(jìn)行土地利用現(xiàn)狀圖測繪,其測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成果的精度是否滿足作業(yè)要求。項目位于當(dāng)陽市東南部,東經(jīng)111°52′48″-111°55′24″;北緯30°37′13″-30°44′53″之間,涉及兩河、半月等四個鎮(zhèn)。項目區(qū)范圍內(nèi)有三個控制點,并且是1980西安坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)。

首先,依據(jù)項目區(qū)范圍內(nèi)的控制點,利用全站儀按照四等水準(zhǔn)測量的要求布設(shè)9個控制點;點與點之間要求通視;全站儀數(shù)據(jù)作真值看待。其次,對已知控制點,做靜態(tài)測量,獲取三個控制點的WGS-84的坐標(biāo)數(shù)據(jù),使用三參數(shù)和七參數(shù)的布爾莎模型(Bursa-wolf)分別求取轉(zhuǎn)換參數(shù)(△X,△Y,△H,wx,wY ,wz,m)。最后,借助坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件,根據(jù)所求的轉(zhuǎn)換參數(shù),對項目內(nèi)的控制網(wǎng)點分別做三參數(shù)、七參數(shù)空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,獲取9個控制網(wǎng)點的1980西安坐標(biāo)系下的坐標(biāo)數(shù)據(jù),并與真值做精度分析。

三、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的精度分析

為了確定GPS RTK數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的精度,需要求得GPS RTK測量成果的觀測中誤差(見表1)。

從上表可以看出:轉(zhuǎn)換參數(shù)越多,轉(zhuǎn)換精度就越高,精度可以提高近1倍。土地利用現(xiàn)狀圖測量的比例尺為1:2000,精度為20cm,無論是三參數(shù)轉(zhuǎn)換還是七參數(shù)轉(zhuǎn)換,都能滿足土地利用現(xiàn)狀圖的測量精度要求。

四、結(jié)論與建議

用七參數(shù)法進(jìn)行1980西安坐標(biāo)與世界WGS一84坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換,比用三參數(shù)法解算的精度高,由此得出結(jié)論:在解算過程中,如果用到的控制點越多,轉(zhuǎn)換精度也越好;邊長越短,轉(zhuǎn)換精度越好。雖然三參數(shù)和七參數(shù)都能滿足土地整理工程的精度需求,但是,三參數(shù)需要的已知點少,精度低、成本低;用七參數(shù)的轉(zhuǎn)換,精度高,但需要的控制點多,成本高?？梢愿鶕?jù)項目要求,選擇轉(zhuǎn)換方式。

參考文獻(xiàn)

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