坐标转换在CORS中的应用

刘立

(浙江省第一测绘院,杭州 310012)



坐标转换在CORS中的应用

刘立

(浙江省第一测绘院,杭州 310012)

介绍了三维七参数在CORS系统中的应用及用两种方法求解CGCS2000到西安80坐标的三维七参数。利用浙江省CORS基准站分析这两种方法的优劣,对于西安80的大地高往往是未知的,因此对西安80大地高的求解很重要。求解三维七参数用三参数和三维七参数法比只用三维七参数法解算的中误差和坐标转换残差都有大幅度提高。

三维七参数;CORS;CGCS2000

0　引　言

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[1-2]。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,目前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。目前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。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。

在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[3]。

1　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[4]

(1)

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0.028 m,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0.081 m,经度较差绝对值最大0.098 m,较差统计如表1所示。

表1　三维七参数直接法经纬度较差绝对值统计

2　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,为了能获得更好的CGCS2000到西安80高精度的转换参数是至关重要的。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)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1.191 m,根据三参数法把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坐标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0.011 m,利用求得的三维七参数把CGCS2000坐标成果转换成西安80坐标，与已知西安80坐标的经纬度做较差,纬度较差绝对值最大0.041 m,经度较差绝对值最大0.045 m,较差统计如表2所示。

表2　三参数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5 cm,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0.011 m,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0.008 m,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0.024 m,经度较差绝对值最大0.026 m,绝对值较差统计如表3所示。

表3　三参数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3 cm,较差比较如图1所示。

图1　经纬度较差

3　结束语

三参数和三维七参数法求解七参数的中误差为0.8 cm,坐标转换残差都小于3 cm,而只用三维七参数法求解三维七参数中误差2.8 cm,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,极大地满足了用户的需求。

[1] 陈豪,李剑,杨华先,等.CORS服务中在线坐标转换系统的设计与实现[J].测绘通报,2012(10):48-50.

[2] 姜卫平,马强,刘鸿飞.CORS系统中坐标移动转换方法及应用[J].武汉大学学报·信息科学版,2008,33(8):775-778.

[3] 毕京学,郭英,杨凯.GPS RTK测量过程及应用问题[J].全球地位系统,2013,38(3)63-68.

[4] 谢鸣宇,姚宜斌.三维空间与二维空间七参数转换参数求解新方法[J].大地测量与地球动力学,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

刘立(1986-),男,硕士,主要从事GNSS数据处理工作。

联系人： 刘立 E-mail: liuli_gucas@163.com