工程之星5.0转换参数(四参数、七参数)

    GPS 接收机输出的数据是 WGS-84 经纬度坐标,需要转化到施工测量坐标,这就需要软件进行坐标转换参数的计算和设置,工程之星5.0的求转换参数就是完成这一工作的主要工具。求转换参数主要是计算四参数或七参数和高程拟合参数,可以方便直观的编辑、查看、调用参与计算四参数和高程拟合参数的控制点。
     
    在进行四参数的计算时,至少需要两个控制点的两套不同坐标坐标系坐标参与计算才能最低限度的满足控制要求。高程拟合时,如果使用三个点的高程进行计算,高程拟合参数类型为加权平均;如果使用 4 到 6 个点的高程,高程拟合参数类型平面拟合;如果使用 7 个以上的点的高程,高程拟合参数类型为曲面拟合。控制点的选用和平面、高程拟合都有着密切而直接的关系,这些内容涉及到大量的布设经典测量控制网的知识,建议大家查阅测量学方面的相关资料。
     
    求转换参数的做法大致是这样的假设我们利用 A、B 这两个已知点来求转换参数,那么首先要有 A、B 两点的 GPS 原始记录坐标和测量施工坐标。A、B 两点的 GPS 原始记录坐标的获取有两种方式:一种是布设静态控制网,采用静态控制网布设时后处理软件的 GPS 原始记录坐标;另一种是 GPS 移动站在没有任何校正。
     
    参数作用时、固定解状态下记录的 GPS 原始坐标。其次在操作时,先在坐标库中输入 A 点的已知坐标,之后软件会提示输入 A 点的原始坐标,然后再输入 B 点的已知坐标和 B 点的原始坐标,录入完毕并保存后(保存文件为*.cot 文件)自动计算出四参数或七参数和高程拟合参数。下面以具体例子来演示求转换参数。
     
    四参数
    在软件中的四参数指的是在投影设置下选定的椭球内 GPS 坐标系和施工测量坐标系之间的转换参数。需要特别注意的是参与计算的控制点原则上至少要用两个或两个以上的点,控制点等级的高低和点位分布直接决定了四参数的控制范围。经验上四参数理想的控制范围一般都在 20-30 平方公里以内。
     
    操作:“输入”,“求转换参数”,如图 4-40 所示。首先点击右上角的设置按钮,将“坐标转换方法”改为“一步法”,点击“确定”,则可以开始四参数的设置,如图 4-41 所示
    工程之星5.0转换参数(四参数、七参数)
    工程之星5.0转换参数(四参数、七参数)
    添加:点击“添加”,输入已知平面坐标,如图 4-42 所示,大地坐标可以点击更多获取方式, 里面有“定位获取”和“点库获取”,输入完成以后,点击“确定”,添加完第一个坐标 a1。 
    工程之星5.0转换参数(四参数、七参数)
    同样的方法添加第二个坐标 a2,如图 4-43 所示。
    工程之星5.0转换参数(四参数、七参数)
    如果输入有误,可以单击 a1 或 a2,进行修改或者删除,如图 4-44 所示。
    工程之星5.0转换参数(四参数、七参数)
    然后点击“计算”,“应用”,如图 4-45、4-46 所示。
    工程之星5.0转换参数(四参数、七参数)
    工程之星5.0转换参数(四参数、七参数)
    将该参数应用到该工程以后,可以在“配置”,“转换参数设置”,“四参数”中查看四参数的北偏移、 东偏移、旋转角和比例尺,如图 4-47 和 4-48 所示。
     
    工程之星5.0转换参数(四参数、七参数)
    工程之星5.0转换参数(四参数、七参数)
    七参数
    计算七参数的操作与计算四参数的基本相同,相关操作可参考计算四参数的方法。
     
    七参数的应用范围较大(一般大于 50 平方公里),计算时用户需要知道三个已知点的地方坐标和 WGS-84 坐标,即 WGS-84 坐标转换到地方坐标的七个转换参数。
     
    注意:三个点组成的区域最好能覆盖整个测区,这样的效果较好。(如图4-49所示)
     
    工程之星5.0转换参数(四参数、七参数)
    七参数的格式是,X 平移,Y 平移,Z 平移,X 轴旋转,Y 轴旋转,Z 轴旋转,缩放比例(尺度比)。
     
    使用四参数方法进行 RTK 的测量可在小范围(20-30 平方公里)内使测量点的平面坐标 及高程的精度与已知的控制网之间配合很好,只要采集两个或两个以上的地方坐标点就可以 了,但是在大范围(比如几十几百平方公里)进行测量的时候,往往四参数不能在部分范围 起到提高平面和高程精度的作用,这时候就要使用七参数方法。
     
    首先需要做控制测量和水准测量,在区域中的已知坐标的控制点上做静态控制,然后在进行网平差之前,在测区中选定一个控制点 A 作为静态网平差的 WGS84 参考站。使用一台静态仪器在该点固定进行 24 小时以上的单点定位测量(这一步在测区范围相对较小,精度要求相对低的情况下可以省略),然后再导入到软件里将该点单点定位坐标平均值记录下来,作为该点的 WGS84 坐标,由于做了长时间观测,其绝对精度能达到在 2 米左右。接着对控制网进行三维平差,需要将 A 点的 WGS84 坐标作为已知坐标,算出其他点位的三维坐标, 但至少三组以上,输入完毕后计算出七参数。
     
    七参数的控制范围和精度虽然增加了,但七个转换参数都有参考限值,X、Y、Z 轴旋转一般都必须是秒级的;X、Y、Z 轴平移一般小于 1000。若求出的七参数不在这个限值以内,一般是不能使用的。这一限制还是很严格的,因此在具体使用七参数还是四参数时要根据具体的施工情况而定。
     
    操作:输入→求转换参数。首先点击右上角的设置按钮,将“坐标转换方法”改为“七参数”, 点击“确定”,则可以开始七参数的设置。操作同四参数求法类似,只是七参数至少要添加 3 个已知点的工程坐标和原始坐标,添加完成后,点击“计算”,“应用”。将该参数应用到该工程以后,可以在“配置”,“转换参数设置”,“七参数”中查看三个坐标平移量、旋转角 度以及尺度因子,如图 4-53 和 4-54 所示。
    工程之星5.0转换参数(四参数、七参数)
    工程之星5.0转换参数(四参数、七参数)
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