坐标转换在cors中的应用

发布时间:2020-04-07 15:14:06

随着测量技术的快速发展,在规划、测绘、国土等方面越来越多的用户采用网络RTK技术代替常规的、低等级的测量手段。网络RTK测量可以快速、实时的采集到坐标,能更大地满足测量的需求。但是对于网络RTK测量往往只能获得CGCS2000 或 WGS84 坐标,也有许多用户需要获得北京 54、西安80 坐标成果,甚至需要实时获得正常高 。由于北京 54、西安 80 坐标往往是二维的,对于大地高是未知的,现在用于小范围的坐标转换可以使用二维四参数,但是对于大范围的坐标转换用的是二维七参数,对于 RTK 用户无法使用,三维七参数的求解还没有好的解决方案。现在 RTK 用户越来越多,对于坐标转换的需求也随之增多,RTK 用户手簿可以设置三维七参数获得所需的成果。因此求解北京54、西安 80 与 CGCS2000 的三维七参数就很重要。但是在实际的应用中北京 54、西安 80 的大地高是没有实际应用的,而1985 高程基准在工程中的应用很广泛。

cors系统中嵌入似大地水准面精化模型就可以获得正常高;在求解 CGCS2000 到西安 80 的三维七参数时,CGCS2000 纬度、经度和大地高是已知的,同时西安 80 的纬度和经度也是已知的,大地高是未知的,因此求解三维七参数获得准确的西安80大地高至关重要。本文以CGCS2000 到西安 80 的坐标在浙江cors系统中的应用,分析求解三维七参数的方法 。

三维七参数直接法

三维七参数直接法采用CGCS2000 的大地高来代替西安80 的大地高。利用浙江省及周边(江苏、福建、江西)cors 基准站共104 座基准站的CGCS2000 和西安 80 大地坐标求解浙江全省一套三维七参数。三维七参数(布尔沙模型)公式为:

坐标转换在cors中的应用:三维七参数(布尔沙模型)公式

?利用覆盖浙江省的104 座 cors 基准站的CGCS2000 和西安 80坐标(西安80 的大地高用 CGCS2000 的大地高代替)求解三维七参数。CGCS2000 坐标系到西安80 坐标系的三维七参数转换精度为0.028m,利用求得的三维七参数把CGCS2000 坐标成果转换成西安80 与已知西安80 的经纬度做较差,纬度较差绝对值最大0.081m,经度较差绝对值最大0.098m, 较差统计如表 1。

坐标转换在cors中的应用:三维七参数直接法经纬度较差绝对值统计

三参数和三维七参数

采用三维七参数直接法,个别点的转换残差还是比较大的,求解的三维七参数并不理想。因此,为了能获得CGCS2000 到西安 80 高精度的转换参数至关重要。104 座 cors 基准站的 CGCS2000 和西安 80 坐标(西安80 的大地高用CGCS2000 的大地高代替)先用三参数法计算三参数(三个平移参数)。CGCS2000 坐标系到西安80 坐标系的三参数转换精度为1.191m,根据三参数把CGCS2000 转换为西安80,获得西安80 大地高。 利用 104 座基准站的 CGCS2000和西安80  的经纬度和根据三参数获得西安80 大地高求解三维七参数。

CGCS2000 坐标系到西安80 坐标系的三维七参数转换精度为0.011m,利用求得的三维七参数把 CGCS2000 坐标成果转换成西安80,与已知西安80 的经纬度做较差,纬度较差绝对值最大 0.041m,经度较差绝对值最大0.045m ,较差统计如表 2。

坐标转换在cors中的应用:三参数法再三维七参数直接法经纬度较差绝对值统计

104 座基准站CGCS2000 转换成西安80 最大残差都小于 5cm,满足坐标转换要求。为 了获得更好的结果,再进行迭代一次三参数,获得更准确的西安 80 大地高。CGCS2000 坐标系到西安 80 坐标系的三参数转换精度为0.011m,迭代后CGCS2000 坐标系到西安80 坐标系的三维七参数转换精度为0.008m。利用求得的三维七参数把 CGCS2000 坐标成果转换成西安 80 与已知西安80 的经纬度做较差,纬度较差绝对值最大0.024m ,经度较差绝对值最大 0.026m,绝对值较差统计如表3。

坐标转换在cors中的应用:三参数法再三维七参数再迭代后经纬度较差绝对值统计

迭代一次后104 座基准站 CGCS2000 转换成西安80 最大残差都小于3cm,较差比较如图 1 。

坐标转换在cors中的应用:经纬度较差

结 论

?三参数法再三维七参数法求解七参数的中误差是0.8cm,坐标转换残差都小于 3cm;而只用三维七参数法求解七参数中误差2.8cm,坐标转换残差相对较大,因此利用三参数和三维七参数相结合比只用三维七参数解算的中误差和坐标转换残差都有大幅度提高;三参数和三维七参数再进行迭代一次效果更好。 在浙江省 cors 系统中加入 CGCS2000 到西安 80 的三维七参数再结合浙江省似大地水准面精化模型,用户在野外利用网络RTK就可以实时获得西安 80 平面坐标和正常高,极大的满足了用户的需求。

?文章来源:(浙江省第一测绘院 ,浙江 杭州 310012 )