TGO軟件在基準轉換中的應用

李冰　李坤　吳成群

摘要:提出了在TGO軟件中利用Coordinate System Manage組件建立新基準的基本方法。闡述了利用TGO軟件進行基準轉換參數(shù)求解及批量點校正的一般步驟。根據(jù)工程實例進行了分析,驗證了該軟件在基準轉換及點校正應用中的具有高效、高精度的特點。同時,就測點與公共點之間距離對測點精度的影響進行了分析。

關鍵詞:TGO基準轉換點校正

中圖分類號:P228.4 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(c)-0085-02

1 引言

全球定位系統(tǒng)測量得到的數(shù)據(jù)是基于WGS84橢球基準,而我國在建國以后建立的1954北京坐標系及1980西安坐標系也分別采用了不同的參考橢球作為基準。地面上的同一點在不同基準下,其三維坐標會完全不同。因此,在工程中經(jīng)常會遇到基準轉換的問題。[1-3]

TGO是美國天寶公司開發(fā)的對GPS數(shù)據(jù)進行管理和處理的綜合系統(tǒng)。該軟件在GPS基線處理、網(wǎng)平差方面功能強大。同時,該軟件還兼具基準轉換及點校正模塊,可以快速求得基準間轉換參數(shù)。其導入、導出模塊可以保證該軟件可以同時對多點進行點校正。這些功能在大批量單點定位、導航數(shù)據(jù)的基準轉換及GPS RTK數(shù)據(jù)后處理方面是非常有利的。

2 基準與坐標系的確定

根據(jù)項目情況確定基準、坐標系、基準轉換方法。如果需要得到測點的平面坐標,還需確定投影方法、中央子午線、坐標軸加常數(shù)等信息。下面以將WGS84坐標系下測點大地坐標轉換為北京54坐標系下平面坐標為例,來說明TGO1.63軟件進行基準轉換及批量點校正的方法。

TGO軟件不包含有北京54坐標系基準信息,首先需要添加其基準信息。

(1)在TGO菜單主菜單下選擇功能子菜單,進入坐標管理器(Coordinate System Manage)。(2)增加橢球,輸入名稱(beijing54),長半軸(6378245)、扁率(298.3)。短半軸及偏心率由軟件自動計算得出。(3)增加基準轉換,選擇創(chuàng)建新的基準轉換組。輸入“beijing54”。(4)增加坐標系統(tǒng)組,輸入“beijing54”。(5)增加坐標系統(tǒng),選擇橫軸墨卡托投影,選擇“beijing54”,在投影屬性對話框中輸入測區(qū)中央子午線經(jīng)度、橫軸加常數(shù)(500km)、尺度比(1)等參數(shù)。[4]

3 計算基準轉換參數(shù)

新建立的項目的坐標系統(tǒng)應與實際工程項目坐標系統(tǒng)相一致,仍假定其坐標系統(tǒng)為北京54坐標系。在新建項目時,選擇其坐標系統(tǒng)為在坐標管理器中新建的“beijing54”坐標系。應用插入點功能插入同時具有北京54坐標及WGS84坐標的公共點坐標值。公共點的坐標值應該具有較高的精度,較低的公共點精度會導致求得的參數(shù)精度降低。對于三參數(shù)轉換來說,至少需1個公共點,七參數(shù)轉換需3個公共點。

插入點時,需分別插入點的兩套坐標值。例如,某公共點G1,其WGS84坐標值為:

B:40°52′21″,L:107°12′29″,H:1040.8;北京54坐標為:X:4526754.0,Y:433211.5,H正常:1032.3。將該點的兩套坐標值視為兩個點分別進行插入。插入點W1,其坐標值為WGS84坐標系下大地坐標值;插入點B1,其坐標值為北京54坐標系下平面坐標值。將所有公共點按照以上方法插入后,便可進行轉換參數(shù)的計算。其步驟為:

(1)打開測量菜單,選擇點校正菜單。打開“GPS點校正”對話框。

(2)勾選基準轉換復選框,選擇三參數(shù)或七參數(shù)轉換。打開“點列表”對話框。

(3)輸入第一個公共點GPS點名,GPS點經(jīng)緯度及高度自動顯示;輸入網(wǎng)格點名,北坐標、東坐標及高程自動顯示。依次輸入所有公共點后確認。返回“點校正”對話框

(4)點擊計算。求得坐標轉換參數(shù)后,可點擊報告命令按鈕查看所求得的參數(shù)。如（圖1）所示。

4 批量點校正

進行批量點校正的關鍵問題在于批量數(shù)據(jù)的導入、導出。根據(jù)數(shù)據(jù)集的格式,可以選擇不同的導入導出格式。以自定義格式為例來說明數(shù)據(jù)的導入、導出方法。

在主程序的文件菜單下,選擇“導入”,打開“導入”對話框,如（圖3）所示。選擇“自定義”菜單,選擇“新建格式”,打開“定義ASCⅡ?qū)敫袷健?。根?jù)已有數(shù)據(jù)文件的類型,輸入自定義格式的類型。具體格式形式在“格式體”一欄中編輯。例如,已有數(shù)據(jù)文件類型為逗號分隔的文本文檔。需輸入自定義格式名稱,缺省擴展名填寫“txt”,格式體填寫“[名稱],[WGS 緯度],[WGS 經(jīng)度],[WGS 高程]”。確認后,導入待校正點的坐標文件。選擇“測量”菜單選擇“點校正”,進行計算。計算后可批量導出校正后點的坐標文件。其導出方法與導入方法類似。

5 實例分析

選用內(nèi)蒙古巴彥淖爾市某一水源地工程數(shù)據(jù)進行分析。在該水源地調(diào)查中,分別采用了RTK及手持GPS接收機測量了100km2內(nèi)300余個井位的坐標。選取63個點作為分析對象,對手持機采用單點定位方法采集的WGS84大地坐標數(shù)據(jù)進行點校正,RTK采集的北京54平面坐標作為真值進行分析。測點與G1點的距離最遠為12km左右,最近為2km左右。點位分布如(圖3)所示。

手持GPS接收機采用麥哲倫探險家210,設定其基本參數(shù)為:衛(wèi)星截止高度角15°,觀測有效衛(wèi)星總數(shù)≥4顆,基準為WGS84橢球。觀測時間10秒。測定60余個點位的WGS84坐標系下的經(jīng)、緯度。之后利用測區(qū)內(nèi)已有的三個高精度控制點G1、G3、G8點作為公共點進行三參數(shù)的求解。求解模型為Molodensky模型。求解得到的三參數(shù)如(表1)所示。

批量導入待校正點,進行點校正后批量導出。(圖4)為按照與G1點距離增大的順序排列的實驗點點位誤差分布圖。從圖中可以看出隨著與公共點距離的增大,點位誤差沒有明顯的增大趨勢?？偟狞c位中誤差為11.7m,與該儀器的標稱精度7m略有增大,分析其原因是由于觀測時間較短并且有部分點的觀測條件較惡劣造成的。在該實驗區(qū)內(nèi)(100km2),測點精度沒有受到其與公共點距離的影響。

6 結語

利用TGO軟件進行基準轉換及批量點校正是十分便捷的,在公共點較多的情況下可軟件可通過最小二乘法進行參數(shù)的求解。該軟件在GPS單點定位及GPS RTK數(shù)據(jù)后處理方面有其特有的優(yōu)勢。并且其轉換精度是較高的。

參考文獻

[1] 孔祥元,郭際明,劉宗泉．大地測量學基礎[M]．武漢:武漢大學出版社,2001.

[2] 李征航,黃勁松．GPS測量與數(shù)據(jù)處理[M]．武漢:武漢大學出版社,2005.

[3] 徐紹銓,吳祖仰．大地測量學[M]．武漢:武漢測繪科技大學出版社,2000.

[4] 張述清．全球定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)—TGO功能擴展應用[J]．測繪通報,2006(10):36-38.

[5] 夏廣嶺,王美英．手持GPS接收機定位精度提高方法及應用[J]．工程勘察,2008(6):54-56.

[6] 姜明,張義軍．手持式GPS接收機應用中坐標系統(tǒng)的轉換[J]．林業(yè)調(diào)查規(guī)劃,2008,33(1):7-10.

[7] 杜達彬,張寬房,張開盾,李明貴．手持GPS坐標系轉換方法[J]．陜西地質(zhì),2007,25(1):96-102.

[8] 王禮強．手持GPS接收機坐標轉換參數(shù)的一種解法[J]．西部探礦工程,2007(11):100-100.