徠卡GPS定義坐標(biāo)系方法

1、徠卡GPS定義坐標(biāo)系方法經(jīng)典 3D經(jīng)典3D轉(zhuǎn)換方法使用嚴(yán)格3D經(jīng)典方法產(chǎn)生轉(zhuǎn)換參數(shù)。該方法基本操作步驟是使用GPS測(cè)量點(diǎn)(WGS84 橢球)的直角坐標(biāo)，并將這些坐標(biāo)與地方坐標(biāo)的直角坐標(biāo)相比較。通過(guò)這種方法，計(jì)算出用來(lái)將坐標(biāo)從一個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)系統(tǒng)中平移參數(shù)，旋轉(zhuǎn)參數(shù)和比例因子。經(jīng)典 3D轉(zhuǎn)換方法可使你確定最多7個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)(3個(gè)平移參數(shù)，3個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)，和1個(gè)比例因子)。用戶也可以選擇確定幾個(gè)參數(shù).經(jīng)典 3D 轉(zhuǎn)換方法允許選擇兩個(gè)不同的轉(zhuǎn)換模型: 布爾沙-沃爾夫模型或 Molodensky-Badekas模型。對(duì)于經(jīng)典 3D 轉(zhuǎn)換方法，我們向用戶推薦至少有3個(gè)點(diǎn)已知地方坐標(biāo)和WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)。

2、可以僅用3個(gè)公共點(diǎn)來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)，但使用4個(gè)點(diǎn)可得到更多的多余觀測(cè)值而且可以計(jì)算殘差。優(yōu)點(diǎn) 用這種方法計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于能夠保持GPS測(cè)量的精度，只要地方坐標(biāo)足夠精密(包括高程)，能適用任何區(qū)域。缺點(diǎn) 這種方法的缺點(diǎn)是地方格網(wǎng)坐標(biāo)，地方橢球和地圖投影必須已知。另外如果地方坐標(biāo)不精確，使用GPS測(cè)量的新點(diǎn)一旦經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，將與現(xiàn)有的地方坐標(biāo)系統(tǒng)不附合。 為了獲得精確的橢球高，必須已知該測(cè)量點(diǎn)上的大地水準(zhǔn)面差距。通過(guò)大地水準(zhǔn)面模型可以確定這些因素，許多國(guó)家無(wú)法獲得精確的大地水準(zhǔn)面模型。請(qǐng)參考大地水準(zhǔn)面模型。一步法這種轉(zhuǎn)換方法的進(jìn)行是通過(guò)將高程與點(diǎn)位分開進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在平面點(diǎn)位轉(zhuǎn)換中，首先將WGS84地

3、心坐標(biāo)投影到臨時(shí)的橫軸墨卡托投影，然后通過(guò)平移，旋轉(zhuǎn)和比例變換使之與計(jì)算的真正的投影相符合。高程轉(zhuǎn)換則采用簡(jiǎn)單的一維高程擬合。由于用這種方法進(jìn)行平面點(diǎn)位轉(zhuǎn)換，因而不需要知道地方坐標(biāo)系統(tǒng)的地方橢球與地圖投影類型就可以定義轉(zhuǎn)換。如同內(nèi)插法和逐步法 高程和平面點(diǎn)位的轉(zhuǎn)換是分開進(jìn)行的，因此高程誤差不會(huì)傳遞給平面點(diǎn)位，如果地方高程的資料不是很好或根本沒有，你仍然可以對(duì)平面點(diǎn)位進(jìn)行轉(zhuǎn)換。還有，高程已知的點(diǎn)和平面點(diǎn)位已知的點(diǎn)不必是同一個(gè)點(diǎn)。用這種方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換，能夠在只有一個(gè)公共點(diǎn)的情況下計(jì)算地方坐標(biāo)系統(tǒng)和WGS84系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。具有平面點(diǎn)位的點(diǎn)的數(shù)量以及利用它們可計(jì)算的平面轉(zhuǎn)換參數(shù)的組合如下：平面點(diǎn)的

4、數(shù)量計(jì)算的轉(zhuǎn)換參數(shù)1只有X和Y平移量的經(jīng)典 2D2有X和Y平移量，繞Z軸旋轉(zhuǎn)量和比例因子的經(jīng)典 2D大于 2有X和Y平移量，繞Z軸旋轉(zhuǎn)量，比例因子和殘差的經(jīng)典 2D 轉(zhuǎn)換中包括的高程點(diǎn)的數(shù)量直接影響高程轉(zhuǎn)換的類型。高程點(diǎn)的數(shù)量高程轉(zhuǎn)換方式0無(wú)高程轉(zhuǎn)換1高程按常數(shù)插值擬合2由兩個(gè)高程點(diǎn)推算的平均改正數(shù)進(jìn)行擬合3通過(guò)三個(gè)高程點(diǎn)進(jìn)行平面擬合多于 3平均平面擬合優(yōu)點(diǎn): 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是利用較少的信息即可計(jì)算出轉(zhuǎn)換參數(shù)。不需要已知地方橢球和地圖投影模型就可以利用最少的點(diǎn)計(jì)算出轉(zhuǎn)換參數(shù)。值得注意的是當(dāng)使用一個(gè)或兩個(gè)地方點(diǎn)計(jì)算參數(shù)時(shí)，作為計(jì)算的轉(zhuǎn)換參數(shù)僅對(duì)于點(diǎn)的附近區(qū)域是有效的。缺點(diǎn):這種轉(zhuǎn)換方法的缺點(diǎn)與內(nèi)

5、插法一樣，轉(zhuǎn)換的區(qū)域限制在10km*10km以內(nèi)(使用 4 個(gè)公共點(diǎn))。兩步法這種轉(zhuǎn)換方法對(duì)于高程和平面分開進(jìn)行。對(duì)于平面轉(zhuǎn)換WGS84坐標(biāo)首先使用經(jīng)典3D轉(zhuǎn)換方法進(jìn)行預(yù)轉(zhuǎn)換以獲得初步的地方空間直角坐標(biāo)。使用特定的橢球和地圖投影將坐標(biāo)投影到初步的格網(wǎng)坐標(biāo)系中。接著計(jì)算經(jīng)典2D轉(zhuǎn)換的兩個(gè)平移參數(shù)，旋轉(zhuǎn)參數(shù)和比例因子，將初步轉(zhuǎn)換得到的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到真正的地方坐標(biāo)系中。平面轉(zhuǎn)換需要已知地方投影和地方橢球。然而，由于考慮到地圖投影的變形，兩步法的應(yīng)用范圍大于一步法。高程轉(zhuǎn)換是單純的一維高程擬合。使用內(nèi)插法，逐步法 或一步法 ，高程和平面的轉(zhuǎn)換是分開進(jìn)行的。因此，高程誤差不會(huì)傳遞到平面。另外，如果地方高程不

6、太好或沒有，你仍然可以僅對(duì)平面進(jìn)行轉(zhuǎn)換。還有，高程點(diǎn)和平面點(diǎn)可以不必是同一個(gè)點(diǎn)。使用這種轉(zhuǎn)換方法可以對(duì)只有一個(gè)同時(shí)具有地方坐標(biāo)和WGS84坐標(biāo)的點(diǎn)計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)。根據(jù)平面點(diǎn)的數(shù)量，可以通過(guò)它們計(jì)算出的平面轉(zhuǎn)換的參數(shù)如下所示：平面點(diǎn)數(shù)量計(jì)算的轉(zhuǎn)換參數(shù)1只有X和Y平移量的經(jīng)典2D2有X和Y平移量，繞Z軸旋轉(zhuǎn)量和比例因子的經(jīng)典2D大于 2有X和Y平移量，繞Z軸旋轉(zhuǎn)量，比例因子和殘差的經(jīng)典2D 轉(zhuǎn)換中包括的高程點(diǎn)的數(shù)量直接影響高程轉(zhuǎn)換的類型。高程點(diǎn)的數(shù)量高程轉(zhuǎn)換方式0無(wú)高程轉(zhuǎn)換1高程按常數(shù)插值擬合2由兩個(gè)高程點(diǎn)推算的平均改正數(shù)進(jìn)行擬合.3通過(guò)三個(gè)高程點(diǎn)進(jìn)行平面擬合大于 3平均平面擬合優(yōu)點(diǎn): 地方高程誤差

7、不影響平面轉(zhuǎn)換 確定平面和高程轉(zhuǎn)換的點(diǎn)不必要是同一個(gè)點(diǎn)。 考慮了地圖投影的變形，使得這種轉(zhuǎn)換方法適用更大范圍的區(qū)域。缺點(diǎn): 必須知道地方橢球和地方投影。經(jīng)典2D經(jīng)典2D轉(zhuǎn)換方法允許你確定將平面坐標(biāo)(東坐標(biāo)和北坐標(biāo))從一個(gè)格網(wǎng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)格網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)。不計(jì)算高程參數(shù)。該轉(zhuǎn)換確定4個(gè)參數(shù)(2個(gè)向東和向北的平移參數(shù)，1個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和1個(gè)比例因子)。備注: 經(jīng)典2D轉(zhuǎn)換僅用于輸出地方坐標(biāo)到ASCII 文件中。經(jīng)典2D 轉(zhuǎn)換不能用于項(xiàng)目。內(nèi)插法內(nèi)插轉(zhuǎn)換方法創(chuàng)建的轉(zhuǎn)換參數(shù)建立在一個(gè)仿射的轉(zhuǎn)換模型之上，這個(gè)模型使用排列法則從噪聲中估計(jì)它們的系統(tǒng)影響部分?；緛?lái)說(shuō)，它意味著將GPS測(cè)量的WGS84坐標(biāo)通過(guò)

8、壓縮或拉伸的方式以附合地方格網(wǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)。地方格網(wǎng)是由輸入的點(diǎn)位平面格網(wǎng)坐標(biāo)所定義的。平面點(diǎn)位與高程在轉(zhuǎn)換中分別處理并且相互獨(dú)立。這就意味著測(cè)量的平面點(diǎn)位不一定非是高程已知的同一個(gè)點(diǎn)，地方高程中的誤差將不會(huì)傳遞到平面點(diǎn)位轉(zhuǎn)換部分。內(nèi)插轉(zhuǎn)換方法在某些方面較傳統(tǒng)的經(jīng)典3D方法有優(yōu)點(diǎn)，如可在無(wú)地圖投影或地方橢球資料的情況下計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)。另外，高程和平面點(diǎn)位的轉(zhuǎn)換是彼此獨(dú)立的。這就意味著地方坐標(biāo)不必要包含高程信息，高程信息可從不同的點(diǎn)中獲得。內(nèi)插轉(zhuǎn)換方法趨向于將GPS測(cè)量值扭曲以適合現(xiàn)有的地方格網(wǎng)測(cè)量值。這將是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)也可能是缺點(diǎn)，由于GPS坐標(biāo)通常被發(fā)現(xiàn)優(yōu)于現(xiàn)有的格網(wǎng)坐標(biāo)。這就是說(shuō)整體均勻性好。這就意

9、味著當(dāng)使用這種方法時(shí)，GPS坐標(biāo)的精度可能稍有些降低。如果你希望將GPS觀測(cè)值納入已有的地方坐標(biāo)系統(tǒng)，這將是一個(gè)優(yōu)點(diǎn). 優(yōu)點(diǎn): 高程誤差不影響平面點(diǎn)位的轉(zhuǎn)換。 無(wú)地圖投影或地方橢球資料的情況下可計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)。 用來(lái)確定平面點(diǎn)位和高程轉(zhuǎn)換的點(diǎn)不一定是同一個(gè)點(diǎn)。缺點(diǎn): 內(nèi)插轉(zhuǎn)換方法最主要的缺點(diǎn)是嚴(yán)格限制在它可應(yīng)用的區(qū)域內(nèi)部。主要的原因是沒有將比例因子應(yīng)用于投影。在實(shí)踐中，這種方法應(yīng)用于10-15km平方公里以內(nèi)。逐步法分步法轉(zhuǎn)換方法是經(jīng)典3D 轉(zhuǎn)換方法和內(nèi)插法方法的結(jié)合。平面點(diǎn)位和高程的轉(zhuǎn)換是分開獨(dú)立進(jìn)行處理的。前者采用經(jīng)典的轉(zhuǎn)換技術(shù)，后者采用了插值方法。對(duì)于這種方法，建議已知至少4個(gè)點(diǎn)的格網(wǎng)坐標(biāo)

10、和WGS84坐標(biāo)。僅使用三個(gè)公共點(diǎn)計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)也可以，但使用4個(gè)公共點(diǎn)可進(jìn)行殘差計(jì)算。另外需要已知地圖投影的類型，地方坐標(biāo)和它的參數(shù)以及使用的地方橢球都是基于地圖投影上的，由于這種方法將轉(zhuǎn)換分成兩個(gè)部分，與插值方法一樣，平面點(diǎn)位和高程分別獨(dú)立。這就意味著用于平面點(diǎn)位轉(zhuǎn)換的點(diǎn)和高程轉(zhuǎn)換的點(diǎn)不必是同一個(gè)點(diǎn)。由于平面點(diǎn)位轉(zhuǎn)換使用經(jīng)典3D轉(zhuǎn)換方法，轉(zhuǎn)換區(qū)域比插值方法大。適用區(qū)域的大小很大程度上受制于高程轉(zhuǎn)換的精度。其基本操作步驟如下：1. 計(jì)算公共點(diǎn)的重心。2. 推算WGS84與地方橢球之間的平移參數(shù)。3. 地圖投影應(yīng)用于WGS84坐標(biāo)點(diǎn)。4. 確定經(jīng)典 2D轉(zhuǎn)換參數(shù)。5. 建立高程插值模型。在平坦地

11、區(qū)及相對(duì)平坦的地區(qū)，地方坐標(biāo)系統(tǒng)中得到的高程精度較好。那么構(gòu)造一個(gè)精度比較良好的大面積高程轉(zhuǎn)換模型并沒有什么困難。包含的高程點(diǎn)越多，高程轉(zhuǎn)換就越好。在大地水準(zhǔn)面疑似起伏較大的地區(qū)。如果要求良好的轉(zhuǎn)換高程，實(shí)施轉(zhuǎn)換的區(qū)域必須大大地縮小。請(qǐng)注意：大地水準(zhǔn)面的不規(guī)則起伏對(duì)點(diǎn)位的轉(zhuǎn)換沒有任何影響。優(yōu)點(diǎn): 地方高程的誤差不影響平面點(diǎn)位轉(zhuǎn)換 用來(lái)確定平面點(diǎn)位和高程轉(zhuǎn)換的點(diǎn)不一定是同一個(gè)點(diǎn) 只要大地水準(zhǔn)面/橢球差距保持連續(xù)并且不包含突變，在不知道大地水準(zhǔn)面差距的情況下，高程轉(zhuǎn)換方法也可以提供精確的高程轉(zhuǎn)換模型。包含的高程點(diǎn)越多，模型就越好。缺點(diǎn): 需要地方投影和地方橢球的信息。具體使用哪種方法因?yàn)樗梅椒▽⒁耆鶕?jù)地方的條件和信息，所以不能直接說(shuō)使用哪一種方法。在徠卡RTK中主要就是經(jīng)典3D、兩步法和一步法。如果你想保持GPS測(cè)量結(jié)果獨(dú)立并且有地方地圖投影的信息，那么 經(jīng)典3D 方法最合適，但必須知道控制點(diǎn)的平面和高程信息，并且精度都要高。區(qū)域范圍沒有限制。如果沒有橢球和/或地圖投影的信息，并且你想用已有的地方控制點(diǎn)使GPS測(cè)量結(jié)果納入地方坐標(biāo)系，那么 一步法 可能最合適，范圍在10km10km。另外，如果有大量的公共點(diǎn)并且