GPS动态RTK测量中WGS84与本地坐标系转换程序的实现及应用

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点号 自编软件 3 4 5 & ) 6 7 % < 3* 3243 *233 *2)5 *2&3 *244 32*) *2%) *26< *2&4 32&5 随机软件 32)* 32*4 *2)6 *2%6 42*3 32&5 324& 3234 *2)6 424&
实测数据的坐标差
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两种软件 之间的互差 *24< *2<3 *2*5 *2&) 32%3 *25% *25< *2&5 *23& *2%3
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. "" %$ "! &$ * ’$ )
假设我们在两个坐标系统中已知 + （ + 2 3）
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以自动将测得的 !"# $ %& 坐标转换为当地的坐 标。这里控制点的当地坐标可以是地方坐标系， 西安 %* 坐标系等。 ’()& 坐标系， 但是在实际的工程中， 我们往往可以同时得 到已知控制点的 !"# $ %& 坐标以及当地坐标系 坐标。这样我们就可以在内业处理坐标转换参 数， 以求得最佳的转换精度， 并且分析控制点的精 度。这一点在测量区域比较大， 所知控制点比较 多的情况下是很有用的， 因为这样可以平衡整个 测区的精度。 + ! !’,-./01)2* 是 很 好 的 面 向 对 象 的 编 程 语 言， 可以采用封装的方法将各种相似的坐标转换 方法封装起来， 当参数不同时直接调用同一对象 和函数即可获得数据输出， 这样就大大缩短了编 程代码和出现错误的机会， 提高了代码的效率。 主要的函数类和对象为： 大地坐标系到空间直角坐标系的转换 3） $ $ （ !， — （ %， ； "， #） &， ’） 空间直角坐标系到大地坐标系的转换 4） $ $ （ %， — （ !， ； &， ’） "， #） 七参数转换模块； 5） 三参数转换模块； &） 标准的平差求逆函数； )） 各种坐标系基本参数类； 6） 数据绘图以及制表类。 7） 以上大致列出了程序所需要的计算模块， 通 过+ 我们编写了处理 ’,-./01)2* 集成开发环境， ! ! 七参数坐标转换和三参数坐标转换的小程序。
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$%& 坐标转换小程序设计及应用
在 ’() 动态 *+, 测量中， 如果我们希望实时
测得的流动站就是我们工程上需要的坐标系统， 我们可以通过 ’() 静态联测， 获得当地已知控制 （1） 点的 -’) . %$ 坐标。在 +@9=ABC#<&& ’() 动态测 量接收机手簿中， 同时输入至少三个已知点的坐 标和 -’) . %$ 坐标， 就可以获得控制点区域的坐 标转换参数， 将此转换参数保存并设置， 系统就可
个公共点的坐标值， 对 （1） 式进行重新组织并写成 观测方程的形式： %$( / %$) 0 ,# $ ［!! !" !# "! "" "# * ］ ， 其中 # / ［ %$ &$ ’$ ］ %$( / (，
［ %$ &$ ’$ ］ %$) / )，
（3）
［ 45 .$ %$) ］ ， ,$ / 45 为三阶单位矩阵， & ’$ .$ / . &$ . ’$ & %$ &$ . %$ & )
作者简介： 孙维兵， 男， 工程师， 现从事城市勘测工作。 ,PQ) 年生， 收稿日期： R--. ( -R ( ,-
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的时候， 旋转角的值很小， 尺度变化也很小， 在此 情况下可以忽略旋转角的影响和尺度因子的影 响， 坐标系之间的变化就被简化为两个坐标原点 之间的平移 （!! ， 。 !" ， !# ） 目前国内所用的坐标系统， 如 !"#$， 西安 %&， 以及各个城市、 工矿企业所布设的地方坐标系统， 都是基于经典大地测量方法所获得的坐标系统。 由于观测年代的久远， 以及受当时仪器精度的限 制， 这些坐标系统都不可避免地存在局部变形， 因 为经典大地测量受局部地球物理因素的影响， 如 地壳运动、 局部大气影响等。此外， 国家大地测量 网 （!"#$， 西安 %&） 还受累积误差的影响， 于是， 两 坐标系统间经相似变换后往往还存在数米级残 差。 以上的这些误差及变形和高精度的 ’() 观 测是相互矛盾的， 我们在利用现有坐标系统的时 候， 为了保证数据的一致性， 有时不得不迁就已有 控制网的扭曲和变形。如果我们有足够多的已有 坐标点， 我们可以通过 ’() 测量的方法来判别已 有控制网的扭曲， 并进行适当的改正。而且当我 们用 ’() 进行 *+, 实时观测的时候， 已有控制点 的精度以及转换参数的选择就是极其重要的。 ’() 动态 *+, 技术可以实时获取流动站的 为了达到实时获得 -’) . %$ 坐标或者当地坐标， 后者的目的就必须进行坐标变换， 这一点可以在 接收机内通过设置转换参数来完成， 但是如何计 算准确的转换参数以及进行恰当的转换是需要通 过一定的标准和经验来完成的， 所以有必要做适 当的程序设计以适合工程建设的需要。
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（ $ / 1， …， 3， 5， +） 式 （ 3） 中 # 就是要求的七参数， 通过以上观 测方程的变换， 利用最小二乘原理即可获得最优 的# 估计值。 对于三参数而言， 忽略旋转角和尺度因子的 影响， 则有： %$ %$ !! & & $ / $ 0 !" ’$ ( ’$ ) !# （5）
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!"# 动态 $%& 测量中 ’!# ( )* 与 本地坐标系转换程序的实现及应用