計算轉(zhuǎn)換參數(shù)
工具菜單中包括:計算轉(zhuǎn)換參數(shù)、坐標轉(zhuǎn)換、校正向?qū)А⒂嬎闼膮?shù)、計算七參數(shù)、計算空間距離、計算三角形。
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圖1工具菜單
計算轉(zhuǎn)換參數(shù)
GPS 接收機輸出的原始坐標數(shù)據(jù)是WGS-84坐標,而通常施工所用坐標系為BJ-54高斯平面坐標或Xi'an-80或地方自定義坐標系。
把WGS-84坐標轉(zhuǎn)換成施工坐標,需要一套轉(zhuǎn)換參數(shù),常用的轉(zhuǎn)換參數(shù)有四參數(shù)和七參數(shù),轉(zhuǎn)換參數(shù)就是完成這一工作的主要工具。
求轉(zhuǎn)換參數(shù)主要是計算四參數(shù)或七參數(shù)和高程擬合參數(shù),可以方便直觀的編輯、查看、調(diào)用參與計算四參數(shù)和高程擬合參數(shù)的控制點。
在進行四參數(shù)的計算時,至少需要兩個控制點的兩套不同坐標坐標系坐標參與計算才能最低限度的滿足控制要求。
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高程擬合時,如果使用三個點的高程進行計算,高程擬合參數(shù)類型為加權(quán)平均;如果使用4到6個點的高程,高程擬合參數(shù)類型平面擬合;如果使用7個以上的點的高程,高程擬合參數(shù)類型為曲面擬合。
控制點的選用和平面、高程擬合都有著密切而直接的關(guān)系,這些內(nèi)容涉及到大量的布設(shè)經(jīng)典測量控制網(wǎng)的知識,建議用戶查閱測量學(xué)方面的相關(guān)資料。
求轉(zhuǎn)換參數(shù)的做法大致是這樣的:假設(shè)我們利用A、B這兩個已知點來求轉(zhuǎn)換參數(shù),那么首先要有A、B兩點的GPS原始記錄坐標和測量施工坐標。
A、B兩點的GPS源坐標(原始記錄坐標)的獲取有兩種方式:
一種是布設(shè)靜態(tài)控制網(wǎng),采用靜態(tài)控制網(wǎng)布設(shè)時后處理軟件的GPS原始記錄坐標;
另一種是GPS移動站在沒有任何校正參數(shù)作用時,固定解狀態(tài)下記錄的GPS原始坐標。
其次在操作時,先在坐標庫中輸入A點的目標坐標(已知坐標),之后軟件會提示輸入A點的原始坐標,然后再輸入B點的已知坐標和B點的原始坐標,錄入完畢并保存后(保存文件為*.cot文件)自動計算出四參數(shù)或七參數(shù)和高程擬合參數(shù)。
這里的參數(shù)計算(包括四參數(shù)和七參數(shù)),一般在實際應(yīng)用中都是在這里求轉(zhuǎn)換參數(shù)來求取工程中的參數(shù)的,下面來介紹一下。
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操作:工具→計算轉(zhuǎn)換參數(shù)
參數(shù)計算之前,要新建一個或者打開一個已經(jīng)新建的參數(shù)文件,單擊“添加”如圖2所示,
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圖2添加已知點平面坐標
添加所給的已知點平面坐標,“單擊”下一步,如果有已知點經(jīng)緯度,輸入或者單擊“”選擇經(jīng)緯度坐標,也可以單擊“
”獲取已知點經(jīng)緯度。如圖3所示。添加完后單擊“確定”,完成添加。單擊“計算”計算參數(shù)。
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圖3添加已知點經(jīng)緯度坐標
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圖4計算轉(zhuǎn)換參數(shù)
說明:一般平面轉(zhuǎn)化最少需要2個點,高程轉(zhuǎn)化最少需要3個點。若某水準點沒有平面坐標,則先在點采集中采集該點,然后在調(diào)入該點地方坐標時,把高程改為已知高程。文件進行保存前最好檢查“水平精度”和“高程精度”是否滿足精度要求。
在圖5中,
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圖5參數(shù)計算
單擊“設(shè)置”可對參數(shù)轉(zhuǎn)換的方法、高程擬合方法、殘差分配方法等參數(shù)設(shè)置,如圖6。
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圖6參數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)置
在圖5中選擇添加的點,單擊“”可選擇該點是否使用水平或高程參數(shù)。如圖7。
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圖7是否使用選擇
坐標轉(zhuǎn)換
坐標轉(zhuǎn)換可以進行大地坐標(B、L、H)、空間直角坐標(X、Y、Z)、高斯平面坐標(x,y,h)之間的相互轉(zhuǎn)換。
進行轉(zhuǎn)換前一定要注意設(shè)置正確橢球和投影以及其他的參數(shù),這里的坐標轉(zhuǎn)換會涉及到所建的工程中的所有參數(shù)。
點擊“坐標系”中的“預(yù)覽”可以查看參數(shù)信息(圖8),下面介紹平面坐標和大地坐標之間的相互轉(zhuǎn)換。
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圖8 投影參數(shù)查看
操作步驟:
一.如果要進行平面坐標到大地坐標的轉(zhuǎn)換,則需要選擇轉(zhuǎn)換前坐標為“平面”,轉(zhuǎn)換后坐標為“大地”,然后在轉(zhuǎn)換坐標中輸入坐標。
點擊從坐標管理庫中選擇坐標,按“轉(zhuǎn)換”即可在轉(zhuǎn)換結(jié)果中得到相應(yīng)的大地坐標,圖9所示
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圖9投影正算
如果想要保存轉(zhuǎn)換后的坐標,可以單擊“保存”在點名處輸入點名,點擊確定即可圖10
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圖10計算坐標保存
二.若要進行大地坐標到平面坐標的轉(zhuǎn)換,則需要選擇轉(zhuǎn)換前坐標為“大地”,轉(zhuǎn)換后坐標為“平面”,然后在轉(zhuǎn)換坐標中輸入坐標,按“轉(zhuǎn)換”即可在轉(zhuǎn)換結(jié)果中得到相應(yīng)的平面坐標,圖11:
同樣,要進行空間坐標與其他坐標之間的轉(zhuǎn)換也是同樣的操作步驟。
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圖11投影反算
校正向?qū)?/span>
在同一地區(qū)進行多天作業(yè),這是使用RTK最為常見的問題,我們必須在第二天測量時進行一些參數(shù)設(shè)置。
我們知道,七參數(shù)可進行兩個坐標系之間的轉(zhuǎn)換,包括平面與高程,而四參數(shù),只是進行了平面的有效轉(zhuǎn)換。
在實際工作中,我們經(jīng)常會用到兩個已知點來進行校正后測量,就是計算我們的這個四參數(shù),而對于高程,它的改正是在我們的校正參數(shù)里。
而這里的校正是指單點校正,是在這些參數(shù)的基礎(chǔ)上進行點位的平移。
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操作:工具→校正向?qū)?/strong>
基準站架設(shè)在未知點:基準站架設(shè)在未知點的校正,是對移動站來說的,只要在已知點上校正移動站,即可進行測量。這里輸入的坐標是移動站所在的已知坐標。
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圖12校正向?qū)?/span>
如圖13所示,在已知點上校正時輸入平面坐標,天線高以及天線高的量取方式,單擊””獲取經(jīng)緯度坐標,單擊“確定”即可校正,單擊應(yīng)用可將參數(shù)保存。
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圖13基準站架設(shè)在未知的的校正
注意:如果當前狀態(tài)不是“固定解”時,會彈出提示,這時應(yīng)該選擇“否”來終止校正,等精度狀態(tài)達到“固定解”時重復(fù)上面的過程重新進行校正。
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圖14校正完成
基準站架設(shè)在已知點:基準站架設(shè)在已知點上校正,輸入的是基準站所在點的已知坐標。其他步驟與架設(shè)在未知點的校正相似。圖15這里的經(jīng)緯度坐標會自動獲取,只需輸入平面坐標、天線高以及天線高的量取方式。
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圖15基準站架設(shè)在已知的的校正
計算四參數(shù)
在軟件中的四參數(shù)指的是在投影設(shè)置下選定的橢球內(nèi)GPS坐標系和施工測量坐標系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。
需要特別注意的是參與計算的控制點原則上至少要用兩個或兩個以上的點,控制點等級的高低和點位分布直接決定了四參數(shù)的控制范圍。經(jīng)驗上四參數(shù)理想的控制范圍一般都在20-30平方公里以內(nèi)。
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操作:工具→計算四參數(shù)
說明:這里的四參數(shù)計算工程里的參數(shù)的時候是沒有高程參與的,所以在實際應(yīng)用中如果在此處求參數(shù)的話,高程是沒有經(jīng)過校正的,使用時需要再進行單點校正。
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圖6-16四參數(shù)計算
四參數(shù)的錄入方式類似于控制點坐標庫的錄入方式,先打開或是新建一個參數(shù)文件,然后點擊“添加”對話框如圖17
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圖17坐標錄入
根據(jù)提示在原始坐標輸入或?qū)朐糤GS-84坐標,在目標坐標輸入或?qū)胍阎淖鴺撕蟀础按_定”鍵退出,同樣錄入其他的求參所用的坐標數(shù)據(jù),界面如圖18所示:
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圖18參數(shù)錄入完畢
參與參數(shù)計算的點輸入完畢后,點擊計算彈出對話框如圖19:
點擊“應(yīng)用”在彈出對話框中單擊“確定”參數(shù)會自動寫入工程里面,并且自動啟用。
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圖19四參數(shù)計算完畢
計算七參數(shù)
計算七參數(shù)的操作與計算四參數(shù)的基本相同,相關(guān)操作參見上一節(jié)。
七參數(shù)的應(yīng)用范圍較大(一般大于50平方公里),計算時用戶需要知道三個已知點的地方坐標和WGS-84坐標,即WGS-84坐標轉(zhuǎn)換到地方坐標的七個轉(zhuǎn)換參數(shù)。
注意:三個點最好均勻分布在測區(qū)內(nèi),所圍成的區(qū)域最好能覆蓋整個測區(qū),這樣的控制效果較好。
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圖20 三已知點與測區(qū)示意圖
七參數(shù)的7個參數(shù)值分別是:X軸平移量(△X),Y軸平移量(△Y),Z軸平移量(△Z),X軸旋轉(zhuǎn)量(△α),Y軸旋轉(zhuǎn)量(△β),軸旋轉(zhuǎn)量(△γ),縮放比例系數(shù)κ(尺度比)。
使用四參數(shù)方法進行RTK的測量可在小范圍(20-30平方公里)內(nèi)使測量點的平面坐標及高程的精度與已知的控制網(wǎng)之間配合很好,只要采集兩個或兩個以上的地方坐標點就可以了,但是在大范圍(比如幾十上百平方公里)進行測量的時候,往往四參數(shù)不能在部分范圍起到提高平面和高程精度的作用,這時候就要使用七參數(shù)方法。
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首先需要做控制測量和水準測量,在區(qū)域中的已知坐標的控制點上做靜態(tài)控制,然后在進行網(wǎng)平差之前,在測區(qū)中選定一個控制點A作為靜態(tài)網(wǎng)平差的WGS-84參考站。
?使用一臺靜態(tài)儀器在該點固定進行24小時以上的單點定位測量(這一步在測區(qū)范圍相對較小,精度要求相對低的情況下可以省略);
?然后再導(dǎo)入到軟件里將該點單點定位坐標平均值記錄下來,作為該點的WGS-84坐標,由于做了長時間觀測,其絕對精度能達到在2米左右;
?接著對控制網(wǎng)進行三維平差,需要將A點的WGS-84坐標作為已知坐標;
?算出其他點位的三維坐標,但至少三組以上;
?輸入完畢后計算出七參數(shù)。
七參數(shù)的控制范圍和精度雖然添加了,但七個轉(zhuǎn)換參數(shù)都有參考限值,X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)一般都必須是秒級的;X、Y、Z軸平移一般小于1000。
若求出的七參數(shù)不在這個限值以內(nèi),一般是不能使用的。這一限制還是很嚴格的,因此在具體使用七參數(shù)還是四參數(shù)時要根據(jù)具體的施工情況而定。
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操作:工具→計算七參數(shù)
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圖6-21七參數(shù)計算
七參數(shù)的錄入方式類似于控制點坐標庫的錄入方式,先打開或是新建一個參數(shù)文件,然后點擊“添加”對話框如圖22
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圖22坐標錄入
根據(jù)提示在原始經(jīng)緯度坐標輸入或?qū)朐糤GS-84坐標,在目標坐標輸入或?qū)胍阎淖鴺撕蟀础按_定”鍵退出,同樣錄入其它參與七參數(shù)計算的坐標數(shù)據(jù),界面如圖23所示:
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圖23參數(shù)錄入完畢
參與參數(shù)計算的點輸入完畢后,點擊計算彈出對話框如圖24:
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圖24七參數(shù)計算完畢
點擊“應(yīng)用”在彈出對話框中單擊“確定”參數(shù)會自動寫入工程里面,并且自動啟用。
計算空間距離
空間距離是已知兩點的經(jīng)緯度和高程,計算空間中的基線長。
進入“空間距離”輸入起終點的經(jīng)緯度和高程,然后按“計算”即可在下面的基線長得到計算結(jié)果,注意經(jīng)緯度輸入的形式為dd.mmsssss。
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圖32 空間距離計算
計算三角形
由三角形的六元素中的三個元素或者三個頂點的坐標計算剩余六元素以及三角形的面積。
操作:工具→計算三角形(圖33)
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圖33三角形計算界面
進入“三角形計算”根據(jù)已知元素選擇計算方法,然后輸入已知元素,按“計算”會彈出計算成果界面。圖34
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圖34計算成果
——(完)——