TGO软件在基准转换中的应用

李冰　李坤　吴成群

摘要:提出了在TGO软件中利用Coordinate System Manage组件建立新基准的基本方法。阐述了利用TGO软件进行基准转换参数求解及批量点校正的一般步骤。根据工程实例进行了分析,验证了该软件在基准转换及点校正应用中的具有高效、高精度的特点。同时,就测点与公共点之间距离对测点精度的影响进行了分析。

关键词:TGO基准转换点校正

中图分类号:P228.4 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(c)-0085-02

1 引言

全球定位系统测量得到的数据是基于WGS84椭球基准,而我国在建国以后建立的1954北京坐标系及1980西安坐标系也分别采用了不同的参考椭球作为基准。地面上的同一点在不同基准下,其三维坐标会完全不同。因此,在工程中经常会遇到基准转换的问题。[1-3]

TGO是美国天宝公司开发的对GPS数据进行管理和处理的综合系统。该软件在GPS基线处理、网平差方面功能强大。同时,该软件还兼具基准转换及点校正模块,可以快速求得基准间转换参数。其导入、导出模块可以保证该软件可以同时对多点进行点校正。这些功能在大批量单点定位、导航数据的基准转换及GPS RTK数据后处理方面是非常有利的。

2 基准与坐标系的确定

根据项目情况确定基准、坐标系、基准转换方法。如果需要得到测点的平面坐标,还需确定投影方法、中央子午线、坐标轴加常数等信息。下面以将WGS84坐标系下测点大地坐标转换为北京54坐标系下平面坐标为例,来说明TGO1.63软件进行基准转换及批量点校正的方法。

TGO软件不包含有北京54坐标系基准信息,首先需要添加其基准信息。

(1)在TGO菜单主菜单下选择功能子菜单,进入坐标管理器(Coordinate System Manage)。(2)增加椭球,输入名称(beijing54),长半轴(6378245)、扁率(298.3)。短半轴及偏心率由软件自动计算得出。(3)增加基准转换,选择创建新的基准转换组。输入“beijing54”。(4)增加坐标系统组,输入“beijing54”。(5)增加坐标系统,选择横轴墨卡托投影,选择“beijing54”,在投影属性对话框中输入测区中央子午线经度、横轴加常数(500km)、尺度比(1)等参数。[4]

3 计算基准转换参数

新建立的项目的坐标系统应与实际工程项目坐标系统相一致,仍假定其坐标系统为北京54坐标系。在新建项目时,选择其坐标系统为在坐标管理器中新建的“beijing54”坐标系。应用插入点功能插入同时具有北京54坐标及WGS84坐标的公共点坐标值。公共点的坐标值应该具有较高的精度,较低的公共点精度会导致求得的参数精度降低。对于三参数转换来说,至少需1个公共点,七参数转换需3个公共点。

插入点时,需分别插入点的两套坐标值。例如,某公共点G1,其WGS84坐标值为:

B:40°52′21″,L:107°12′29″,H:1040.8;北京54坐标为:X:4526754.0,Y:433211.5,H正常:1032.3。将该点的两套坐标值视为两个点分别进行插入。插入点W1,其坐标值为WGS84坐标系下大地坐标值;插入点B1,其坐标值为北京54坐标系下平面坐标值。将所有公共点按照以上方法插入后,便可进行转换参数的计算。其步骤为:

(1)打开测量菜单,选择点校正菜单。打开“GPS点校正”对话框。

(2)勾选基准转换复选框,选择三参数或七参数转换。打开“点列表”对话框。

(3)输入第一个公共点GPS点名,GPS点经纬度及高度自动显示;输入网格点名,北坐标、东坐标及高程自动显示。依次输入所有公共点后确认。返回“点校正”对话框

(4)点击计算。求得坐标转换参数后,可点击报告命令按钮查看所求得的参数。如（图1）所示。

4 批量点校正

进行批量点校正的关键问题在于批量数据的导入、导出。根据数据集的格式,可以选择不同的导入导出格式。以自定义格式为例来说明数据的导入、导出方法。

在主程序的文件菜单下,选择“导入”,打开“导入”对话框,如（图3）所示。选择“自定义”菜单,选择“新建格式”,打开“定义ASCⅡ导入格式”。根据已有数据文件的类型,输入自定义格式的类型。具体格式形式在“格式体”一栏中编辑。例如,已有数据文件类型为逗号分隔的文本文档。需输入自定义格式名称,缺省扩展名填写“txt”,格式体填写“[名称],[WGS 纬度],[WGS 经度],[WGS 高程]”。确认后,导入待校正点的坐标文件。选择“测量”菜单选择“点校正”,进行计算。计算后可批量导出校正后点的坐标文件。其导出方法与导入方法类似。

5 实例分析

选用内蒙古巴彦淖尔市某一水源地工程数据进行分析。在该水源地调查中,分别采用了RTK及手持GPS接收机测量了100km2内300余个井位的坐标。选取63个点作为分析对象,对手持机采用单点定位方法采集的WGS84大地坐标数据进行点校正,RTK采集的北京54平面坐标作为真值进行分析。测点与G1点的距离最远为12km左右,最近为2km左右。点位分布如(图3)所示。

手持GPS接收机采用麦哲伦探险家210,设定其基本参数为:卫星截止高度角15°,观测有效卫星总数≥4颗,基准为WGS84椭球。观测时间10秒。测定60余个点位的WGS84坐标系下的经、纬度。之后利用测区内已有的三个高精度控制点G1、G3、G8点作为公共点进行三参数的求解。求解模型为Molodensky模型。求解得到的三参数如(表1)所示。

批量导入待校正点,进行点校正后批量导出。(图4)为按照与G1点距离增大的顺序排列的实验点点位误差分布图。从图中可以看出随着与公共点距离的增大,点位误差没有明显的增大趋势。总的点位中误差为11.7m,与该仪器的标称精度7m略有增大,分析其原因是由于观测时间较短并且有部分点的观测条件较恶劣造成的。在该实验区内(100km2),测点精度没有受到其与公共点距离的影响。

6 结语

利用TGO软件进行基准转换及批量点校正是十分便捷的,在公共点较多的情况下可软件可通过最小二乘法进行参数的求解。该软件在GPS单点定位及GPS RTK数据后处理方面有其特有的优势。并且其转换精度是较高的。

参考文献

[1] 孔祥元,郭际明,刘宗泉．大地测量学基础[M]．武汉:武汉大学出版社,2001.

[2] 李征航,黄劲松．GPS测量与数据处理[M]．武汉:武汉大学出版社,2005.

[3] 徐绍铨,吴祖仰．大地测量学[M]．武汉:武汉测绘科技大学出版社,2000.

[4] 张述清．全球定位系统的数据处理系统—TGO功能扩展应用[J]．测绘通报,2006(10):36-38.

[5] 夏广岭,王美英．手持GPS接收机定位精度提高方法及应用[J]．工程勘察,2008(6):54-56.

[6] 姜明,张义军．手持式GPS接收机应用中坐标系统的转换[J]．林业调查规划,2008,33(1):7-10.

[7] 杜达彬,张宽房,张开盾,李明贵．手持GPS坐标系转换方法[J]．陕西地质,2007,25(1):96-102.

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