坐標(biāo)轉(zhuǎn)換在CORS中的應(yīng)用

劉立

(浙江省第一測(cè)繪院,杭州 310012)

?

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換在CORS中的應(yīng)用

劉立

(浙江省第一測(cè)繪院,杭州 310012)

介紹了三維七參數(shù)在CORS系統(tǒng)中的應(yīng)用及用兩種方法求解CGCS2000到西安80坐標(biāo)的三維七參數(shù)。利用浙江省CORS基準(zhǔn)站分析這兩種方法的優(yōu)劣,對(duì)于西安80的大地高往往是未知的,因此對(duì)西安80大地高的求解很重要。求解三維七參數(shù)用三參數(shù)和三維七參數(shù)法比只用三維七參數(shù)法解算的中誤差和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換殘差都有大幅度提高。

三維七參數(shù);CORS;CGCS2000

0　引　言

隨著測(cè)量技術(shù)的快速發(fā)展,在規(guī)劃、測(cè)繪、國(guó)土等方面越來(lái)越多的用戶采用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)代替常規(guī)的、低等級(jí)的測(cè)量手段。網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量可以快速、實(shí)時(shí)的采集到坐標(biāo),能更大地滿足測(cè)量的需求。但是對(duì)于網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量往往只能獲得CGCS2000或WGS84坐標(biāo),也有許多用戶需要獲得北京54、西安80坐標(biāo)成果,甚至需要實(shí)時(shí)獲得正常高[1-2]。由于北京54、西安80坐標(biāo)往往是二維的,對(duì)于大地高是未知的,目前用于小范圍的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換可以使用二維四參數(shù),但是對(duì)于大范圍的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換用的是二維七參數(shù),對(duì)于RTK用戶無(wú)法使用,三維七參數(shù)的求解還沒(méi)有好的解決方案。目前RTK用戶越來(lái)越多,對(duì)于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的需求也隨之增多,RTK用戶手簿可以設(shè)置三維七參數(shù)獲得所需的成果。因此求解北京54、西安80與CGCS2000的三維七參數(shù)就很重要。北京54、西安80的大地高是沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用的,而1985高程基準(zhǔn)在工程中的應(yīng)用很廣泛。

在CORS系統(tǒng)中嵌入似大地水準(zhǔn)面精化模型就可以獲得正常高;在求解CGCS2000到西安80的三維七參數(shù)時(shí),CGCS2000緯度、經(jīng)度和大地高是已知的,同時(shí)西安80的緯度和經(jīng)度也是已知的,大地高是未知的,因此求解三維七參數(shù)獲得準(zhǔn)確的

西安80大地高至關(guān)重要。本文以CGCS2000到西安80的坐標(biāo)在浙江CORS系統(tǒng)中的應(yīng)用,分析求解三維七參數(shù)的方法[3]。

1　三維七參數(shù)直接法

三維七參數(shù)直接法采用CGCS2000的大地高來(lái)代替西安80的大地高。利用浙江省及周邊(江蘇、福建、江西)CORS基準(zhǔn)站共104座基準(zhǔn)站的CGCS2000和西安80大地坐標(biāo)求解浙江全省一套三維七參數(shù)。三維七參數(shù)(布爾沙模型)公式為[4]

(1)

利用覆蓋浙江省的104座CORS基準(zhǔn)站的CGCS2000和西安80坐標(biāo)(西安80的大地高用CGCS2000的大地高代替)求解三維七參數(shù)。CGCS2000坐標(biāo)系到西安80坐標(biāo)系的三維七參數(shù)轉(zhuǎn)換精度為0.028 m,利用求得的三維七參數(shù)把CGCS2000坐標(biāo)成果轉(zhuǎn)換成西安80與已知西安80的經(jīng)緯度做較差,緯度較差絕對(duì)值最大0.081 m,經(jīng)度較差絕對(duì)值最大0.098 m,較差統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1　三維七參數(shù)直接法經(jīng)緯度較差絕對(duì)值統(tǒng)計(jì)

2　三參數(shù)和三維七參數(shù)

采用三維七參數(shù)直接法,個(gè)別點(diǎn)的轉(zhuǎn)換殘差還是比較大的,求解的三維七參數(shù)并不理想。因此,為了能獲得更好的CGCS2000到西安80高精度的轉(zhuǎn)換參數(shù)是至關(guān)重要的。104座CORS基準(zhǔn)站的CGCS2000和西安80坐標(biāo)(西安80的大地高用CGCS2000的大地高代替)先用三參數(shù)法計(jì)算三參數(shù)(三個(gè)平移參數(shù))。CGCS2000坐標(biāo)系到西安80坐標(biāo)系的三參數(shù)轉(zhuǎn)換精度為1.191 m,根據(jù)三參數(shù)法把CGCS2000轉(zhuǎn)換為西安80,獲得西安80大地高。利用104座基準(zhǔn)站的CGCS2000和西安80坐標(biāo)的經(jīng)緯度和根據(jù)三參數(shù)獲得西安80大地高求解三維七參數(shù)。CGCS2000坐標(biāo)系到西安80坐標(biāo)系的三維七參數(shù)轉(zhuǎn)換精度為0.011 m,利用求得的三維七參數(shù)把CGCS2000坐標(biāo)成果轉(zhuǎn)換成西安80坐標(biāo)，與已知西安80坐標(biāo)的經(jīng)緯度做較差,緯度較差絕對(duì)值最大0.041 m,經(jīng)度較差絕對(duì)值最大0.045 m,較差統(tǒng)計(jì)如表2所示。

表2　三參數(shù)再三維七參數(shù)直接法經(jīng)緯度較差絕對(duì)值統(tǒng)計(jì)

104座基準(zhǔn)站CGCS2000轉(zhuǎn)換成西安80最大殘差都小于5 cm,滿足坐標(biāo)轉(zhuǎn)換要求。為了獲得更好的結(jié)果,再進(jìn)行迭代一次三參數(shù),獲得更準(zhǔn)確的西安80大地高。CGCS2000坐標(biāo)系到西安80坐標(biāo)系的三參數(shù)轉(zhuǎn)換精度為0.011 m,迭代后CGCS2000坐標(biāo)系到西安80坐標(biāo)系的三維七參數(shù)轉(zhuǎn)換精度為0.008 m,利用求得的三維七參數(shù)把CGCS2000坐標(biāo)成果轉(zhuǎn)換成西安80與已知西安80的經(jīng)緯度做較差,緯度較差絕對(duì)值最大0.024 m,經(jīng)度較差絕對(duì)值最大0.026 m,絕對(duì)值較差統(tǒng)計(jì)如表3所示。

表3　三參數(shù)再三維七參數(shù)再迭代后經(jīng)緯度較差絕對(duì)值統(tǒng)計(jì)

迭代一次后104座基準(zhǔn)站CGCS2000轉(zhuǎn)換成西安80最大殘差都小于3 cm,較差比較如圖1所示。

圖1　經(jīng)緯度較差

3　結(jié)束語(yǔ)

三參數(shù)和三維七參數(shù)法求解七參數(shù)的中誤差為0.8 cm,坐標(biāo)轉(zhuǎn)換殘差都小于3 cm,而只用三維七參數(shù)法求解三維七參數(shù)中誤差2.8 cm,坐標(biāo)轉(zhuǎn)換殘差相對(duì)較大,因此利用三參數(shù)和三維七參數(shù)相結(jié)合比只用三維七參數(shù)解算的中誤差和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換殘差都有大幅度提高。三參數(shù)和三維七參數(shù)再進(jìn)行迭代一次效果更好。在浙江省CORS系統(tǒng)中加入CGCS2000到西安80的三維七參數(shù)再結(jié)合浙江省似大地水準(zhǔn)面精化模型,用戶在野外利用網(wǎng)絡(luò)RTK就可以實(shí)時(shí)獲得西安80平面坐標(biāo)和正常高,極大地滿足了用戶的需求。

[1] 陳豪,李劍,楊華先,等.CORS服務(wù)中在線坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)繪通報(bào),2012(10):48-50.

[2] 姜衛(wèi)平,馬強(qiáng),劉鴻飛.CORS系統(tǒng)中坐標(biāo)移動(dòng)轉(zhuǎn)換方法及應(yīng)用[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)·信息科學(xué)版,2008,33(8):775-778.

[3] 畢京學(xué),郭英,楊凱.GPS RTK測(cè)量過(guò)程及應(yīng)用問(wèn)題[J].全球地位系統(tǒng),2013,38(3)63-68.

[4] 謝鳴宇,姚宜斌.三維空間與二維空間七參數(shù)轉(zhuǎn)換參數(shù)求解新方法[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué),2008,28(2):104-109.

Apply on Coordinate Transformation in CORS

LIU Li

(TheFirstSurveyingandMappingInstitueofZhejiangProvince,Hangzhou310012,China)

The application of three-dimensional seven parameter in CORS system is introduced in this paper, utilizing two methods to solve the three-dimensional seven parameters of CGCS2000 to Xi′an 80 coordinates. Based on the analysis of the advantages and disadvantages of these two methods by suing data of CORS in Zhejiang province. For height of Xi′an 80 is often unknown, so it is important to solve the 80 geodetic height of Xi'an.Seven parameters of three-dimensional solution with three parameters and three-dimensional seven parameters compared with only seven dimensional parameter method has greatly improved in the residual error and coordinate transformation.

Three-dimensional seven parameter; CORS; CGCS2000

10.13442/j.gnss.1008-9268.2016.04.016

2016-02-22

P228.4

A

1008-9268(2016)04-0077-03

劉立(1986-),男,碩士,主要從事GNSS數(shù)據(jù)處理工作。

聯(lián)系人： 劉立 E-mail: liuli_gucas@163.com