坐標轉換在CORS中的應用

劉立

(浙江省第一測繪院,杭州 310012)

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坐標轉換在CORS中的應用

劉立

(浙江省第一測繪院,杭州 310012)

介紹了三維七參數在CORS系統中的應用及用兩種方法求解CGCS2000到西安80坐標的三維七參數。利用浙江省CORS基準站分析這兩種方法的優劣,對于西安80的大地高往往是未知的,因此對西安80大地高的求解很重要。求解三維七參數用三參數和三維七參數法比只用三維七參數法解算的中誤差和坐標轉換殘差都有大幅度提高。

三維七參數;CORS;CGCS2000

0　引　言

隨著測量技術的快速發展,在規劃、測繪、國土等方面越來越多的用戶采用網絡RTK技術代替常規的、低等級的測量手段。網絡RTK測量可以快速、實時的采集到坐標,能更大地滿足測量的需求。但是對于網絡RTK測量往往只能獲得CGCS2000或WGS84坐標,也有許多用戶需要獲得北京54、西安80坐標成果,甚至需要實時獲得正常高[1-2]。由于北京54、西安80坐標往往是二維的,對于大地高是未知的,目前用于小范圍的坐標轉換可以使用二維四參數,但是對于大范圍的坐標轉換用的是二維七參數,對于RTK用戶無法使用,三維七參數的求解還沒有好的解決方案。目前RTK用戶越來越多,對于坐標轉換的需求也隨之增多,RTK用戶手簿可以設置三維七參數獲得所需的成果。因此求解北京54、西安80與CGCS2000的三維七參數就很重要。北京54、西安80的大地高是沒有實際應用的,而1985高程基準在工程中的應用很廣泛。

在CORS系統中嵌入似大地水準面精化模型就可以獲得正常高;在求解CGCS2000到西安80的三維七參數時,CGCS2000緯度、經度和大地高是已知的,同時西安80的緯度和經度也是已知的,大地高是未知的,因此求解三維七參數獲得準確的

西安80大地高至關重要。本文以CGCS2000到西安80的坐標在浙江CORS系統中的應用,分析求解三維七參數的方法[3]。

1　三維七參數直接法

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

(1)

利用覆蓋浙江省的104座CORS基準站的CGCS2000和西安80坐標(西安80的大地高用CGCS2000的大地高代替)求解三維七參數。CGCS2000坐標系到西安80坐標系的三維七參數轉換精度為0.028 m,利用求得的三維七參數把CGCS2000坐標成果轉換成西安80與已知西安80的經緯度做較差,緯度較差絕對值最大0.081 m,經度較差絕對值最大0.098 m,較差統計如表1所示。

表1　三維七參數直接法經緯度較差絕對值統計

2　三參數和三維七參數

采用三維七參數直接法,個別點的轉換殘差還是比較大的,求解的三維七參數并不理想。因此,為了能獲得更好的CGCS2000到西安80高精度的轉換參數是至關重要的。104座CORS基準站的CGCS2000和西安80坐標(西安80的大地高用CGCS2000的大地高代替)先用三參數法計算三參數(三個平移參數)。CGCS2000坐標系到西安80坐標系的三參數轉換精度為1.191 m,根據三參數法把CGCS2000轉換為西安80,獲得西安80大地高。利用104座基準站的CGCS2000和西安80坐標的經緯度和根據三參數獲得西安80大地高求解三維七參數。CGCS2000坐標系到西安80坐標系的三維七參數轉換精度為0.011 m,利用求得的三維七參數把CGCS2000坐標成果轉換成西安80坐標，與已知西安80坐標的經緯度做較差,緯度較差絕對值最大0.041 m,經度較差絕對值最大0.045 m,較差統計如表2所示。

表2　三參數再三維七參數直接法經緯度較差絕對值統計

104座基準站CGCS2000轉換成西安80最大殘差都小于5 cm,滿足坐標轉換要求。為了獲得更好的結果,再進行迭代一次三參數,獲得更準確的西安80大地高。CGCS2000坐標系到西安80坐標系的三參數轉換精度為0.011 m,迭代后CGCS2000坐標系到西安80坐標系的三維七參數轉換精度為0.008 m,利用求得的三維七參數把CGCS2000坐標成果轉換成西安80與已知西安80的經緯度做較差,緯度較差絕對值最大0.024 m,經度較差絕對值最大0.026 m,絕對值較差統計如表3所示。

表3　三參數再三維七參數再迭代后經緯度較差絕對值統計

迭代一次后104座基準站CGCS2000轉換成西安80最大殘差都小于3 cm,較差比較如圖1所示。

圖1　經緯度較差

3　結束語

三參數和三維七參數法求解七參數的中誤差為0.8 cm,坐標轉換殘差都小于3 cm,而只用三維七參數法求解三維七參數中誤差2.8 cm,坐標轉換殘差相對較大,因此利用三參數和三維七參數相結合比只用三維七參數解算的中誤差和坐標轉換殘差都有大幅度提高。三參數和三維七參數再進行迭代一次效果更好。在浙江省CORS系統中加入CGCS2000到西安80的三維七參數再結合浙江省似大地水準面精化模型,用戶在野外利用網絡RTK就可以實時獲得西安80平面坐標和正常高,極大地滿足了用戶的需求。

[1] 陳豪,李劍,楊華先,等.CORS服務中在線坐標轉換系統的設計與實現[J].測繪通報,2012(10):48-50.

[2] 姜衛平,馬強,劉鴻飛.CORS系統中坐標移動轉換方法及應用[J].武漢大學學報·信息科學版,2008,33(8):775-778.

[3] 畢京學,郭英,楊凱.GPS RTK測量過程及應用問題[J].全球地位系統,2013,38(3)63-68.

[4] 謝鳴宇,姚宜斌.三維空間與二維空間七參數轉換參數求解新方法[J].大地測量與地球動力學,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數據處理工作。

聯系人： 劉立 E-mail: liuli_gucas@163.com