GPS-RTK在土地利用现状测绘中坐标转换精度分析

王 鹏 陈文犀

【摘要】 采用三参数、七参数转换模型,完成项目区WGS-84坐标系统到1980西安坐标系统转换参数的计算,并对其精度分析,得出结论:转换参数越多,转换精度就越高,精度可以提高近1倍。

【关键词】 GPS;土地整理;坐标转换;精度分析

GPS所测的大地坐标与大地高是以WGS-84椭球面为起算面的地心系成果。我国目前使用的大地坐标成果为1980西安坐标系参心成果,参考椭球体为IAG—75椭球,要把WGS-84椭球下的空间直角坐标成果(X,Y,Z)转换到1980西安坐标系下,才能满足用户对高精度GPS网点成果的使用要求。

一、研究方法

在完成我国参心大地坐标系和世界地心坐标系(WGS一84)转换模型的计算时,采用了常用的具有明显几何意义的三参数、七参数转换模型。

三参数模型的原理是:把GPS 所测定的WGS-84 坐标当作具有一定系统性误差的西安80系坐标值,默认了使用点所在的坐标系与WGS-84坐标系北方向是一致的,只考虑X平移、Y平移、Z平移,忽略X旋转、Y旋转、Z旋转以及尺度比参数。三参数是通过一个已知点来校正,求出WGS-84坐标系统的坐标值与实际应用坐标值的三维差值,即△X、△Y、△H,来消除系统误差。

WGS-84坐标系统与1980西安坐标系统给的转换是两种椭球之间的转换关系,是椭球参数之间的转换,对于这种转换,在同一个椭球里的转换时严密的,而在不同椭球之间的转换是严密的,不存在一种参数可以全国通用,而是不同的地方,有不同的参数。

七参数转换也是一种不严密的转换关系,两个坐标系统的椭球、投影等不同,一般而言,对于此类转换,相对严密的模型就是布尔莎模型,即考虑X平移、Y平移、Z平移、X旋转、Y旋转、Z旋转以及尺度比参数等七个参数。

二、实例研究

以当阳市两河镇等四镇示范工程建设基本农田土地利用现状图为例,探讨利用GPS RTK进行土地利用现状图测绘,其测量数据转换成果的精度是否满足作业要求。项目位于当阳市东南部,东经111°52′48″-111°55′24″;北纬30°37′13″-30°44′53″之间,涉及两河、半月等四个镇。项目区范围内有三个控制点,并且是1980西安坐标系下的数据。

首先,依据项目区范围内的控制点,利用全站仪按照四等水准测量的要求布设9个控制点;点与点之间要求通视;全站仪数据作真值看待。其次,对已知控制点,做静态测量,获取三个控制点的WGS-84的坐标数据,使用三参数和七参数的布尔莎模型(Bursa-wolf)分别求取转换参数(△X,△Y,△H,wx,wY ,wz,m)。最后,借助坐标转换软件,根据所求的转换参数,对项目内的控制网点分别做三参数、七参数空间直角坐标转换,获取9个控制网点的1980西安坐标系下的坐标数据,并与真值做精度分析。

三、坐标转换的精度分析

为了确定GPS RTK数据坐标转换后的精度,需要求得GPS RTK测量成果的观测中误差(见表1)。

从上表可以看出:转换参数越多,转换精度就越高,精度可以提高近1倍。土地利用现状图测量的比例尺为1:2000,精度为20cm,无论是三参数转换还是七参数转换,都能满足土地利用现状图的测量精度要求。

四、结论与建议

用七参数法进行1980西安坐标与世界WGS一84坐标的转换,比用三参数法解算的精度高,由此得出结论:在解算过程中,如果用到的控制点越多,转换精度也越好;边长越短,转换精度越好。虽然三参数和七参数都能满足土地整理工程的精度需求,但是,三参数需要的已知点少,精度低、成本低;用七参数的转换,精度高,但需要的控制点多,成本高。可以根据项目要求,选择转换方式。

参考文献

[1]柳光魁,赵永强,王振禄,杜明成.西安1980坐标系与WGS-84坐标系的转换方法和精度分析.测绘与空间地理信息.2006(6)

[2]刘淑香.GPS测量中的坐标系统及其转换.中国新技术新产品.2009(6)