坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器使用說明書

1、大地坐標(biāo)（BLH ）平面直角坐標(biāo)（XYZ）四參數(shù)：X平移、Y平移、旋轉(zhuǎn)角和比例七參數(shù)：X平移，Y平移，Z平移，X軸旋轉(zhuǎn)，Y軸旋轉(zhuǎn)，Z軸旋轉(zhuǎn)，縮放比例（尺度比）GPS控制網(wǎng)是由相對(duì)定位所求的的基線向量而構(gòu)成的空間基線基線向量網(wǎng)，在GPS控制網(wǎng)的平差中，是以基線向量及協(xié)方差為基本觀測量。圖3-1表示為HDS2003數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行網(wǎng)平差的基本步驟，從圖中可以看到，網(wǎng)平差 實(shí)際上可以分為三個(gè)過程：1、前期的準(zhǔn)備工作，這部分是用戶進(jìn)行的。即在網(wǎng)平差之前，需要進(jìn)行坐標(biāo)系的設(shè)置、并 輸入已知點(diǎn)的經(jīng)緯度、平面坐標(biāo)、高程等。2、網(wǎng)平差的實(shí)際進(jìn)行，這部分是軟件自動(dòng)完成的；3、對(duì)處理結(jié)果的質(zhì)量分析與控制，這部分也

2、是需要用戶分析處理的過程。圖3-1平差過程3.1坐標(biāo)系選擇針對(duì)不同的平差，要相應(yīng)選擇不同的坐標(biāo)系，是否輸入相應(yīng)信息。在筆者接觸過的項(xiàng)目中, 平差時(shí)先通過三維無約束平差后，再進(jìn)行二維約束平差。由于先進(jìn)行的時(shí)三維無約束平差, 是在WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)下進(jìn)行的。，則彈首先更改項(xiàng)目的坐標(biāo)系統(tǒng)。在菜單“項(xiàng)目”-> “坐標(biāo)系統(tǒng)”或在工具欄“坐標(biāo)系統(tǒng)”出“坐標(biāo)系統(tǒng)”對(duì)話框，選擇 WGS-84坐標(biāo)。圖3-2坐標(biāo)系統(tǒng)這里注意的是，在“投影”下見圖，中央子午線是114。很多情況下這里需要進(jìn)行修改。圖3-3 WGS84 投影軟件中自帶的“中國-WGS 84 ”是允許修改的，我們換種方法：就是新建一個(gè)坐標(biāo)文件，其

3、他參數(shù)都和“中國-WGS84 ”一致，僅僅將中央子午線修改下。在上圖中，點(diǎn)擊“新建”，得到“ COORD GM ”對(duì)話框，在“文件”-> “新建”，如圖圖3-4新建坐標(biāo)系統(tǒng)然后在“設(shè)置”-> “地圖投影”，直接修改中央子午線，這里以 81 °為例，點(diǎn)擊確定后，返回“ COORD GM ”對(duì)話框。圖3-5投影設(shè)置將輸入源坐標(biāo)和輸入目標(biāo)坐標(biāo)的橢球，均改為 和國家（中國），退出操作。WGS84。在“文件”-> “保存”，輸入名稱圖3-6保存坐標(biāo)系統(tǒng)知識(shí)要點(diǎn)九坐標(biāo)系統(tǒng)I天球坐標(biāo)系圖3-7天球1 ）天球空間直角坐標(biāo)系的定義地球質(zhì)心0為坐標(biāo)原點(diǎn)，Z軸指向天球北極，X軸指向春分點(diǎn)

4、，Y軸垂直于XOZ平面，與 X軸和Z軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。則在此坐標(biāo)系下，空間點(diǎn)的位置由坐標(biāo)（X，Y，Z）來描述。2）天球球面坐標(biāo)系的定義地球質(zhì)心0為坐標(biāo)原點(diǎn)，春分點(diǎn)軸與天軸所在平面為天球經(jīng)度（赤經(jīng)）測量基準(zhǔn)一一基準(zhǔn)子午面，赤道為天球緯度測量基準(zhǔn)而建立球面坐標(biāo)?？臻g點(diǎn)的位置在天球坐標(biāo)系下的表述為（r,a,3）。天球空間直角坐標(biāo)系與天球球面坐標(biāo)系的關(guān)系可用下圖表示：圖3-8天球球面坐標(biāo)系3）直角坐標(biāo)系與其等效的天球球面坐標(biāo)系參數(shù)間的轉(zhuǎn)換對(duì)同一空間點(diǎn)，天球空間直角坐標(biāo)系與其等效的天球球面坐標(biāo)系參數(shù)間有如下轉(zhuǎn)換關(guān)系:n地球坐標(biāo)系統(tǒng)1）地球直角坐標(biāo)系的定義地球直角坐標(biāo)系的定義是：原點(diǎn)0與地球質(zhì)心重合，Z軸

5、指向地球北極，X軸指向地球赤道面與格林尼治子午圈的交點(diǎn)，Y軸在赤道平面里與 XOZ構(gòu)成右手坐標(biāo)系。如下圖所示：圖3-9地球直角坐標(biāo)系2）地球大地坐標(biāo)系的定義地球橢球的中心與地球質(zhì)心重合橢球的短軸與地球自轉(zhuǎn)軸重合?？臻g點(diǎn)位置在該坐標(biāo)系中表述為（L, B，H ）。如下圖所示；圖3-10地球大地坐標(biāo)系3）直角坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系參數(shù)間的轉(zhuǎn)換對(duì)同一空間點(diǎn)，直角坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系參數(shù)間有如下轉(zhuǎn)換系:川平面直角坐標(biāo)系平面直角坐標(biāo)系是利用投影變換，將空間坐標(biāo)空間直角坐標(biāo)或空間大地坐標(biāo)通過某種數(shù)學(xué)變換映射到平面上，這種變換又稱為投影變換。投影變換的方法有很多，如橫軸墨卡托投影、UTM 投影、蘭勃特投影等。在我國

6、采用的是高斯-克呂格投影也稱為高斯投影。UTM投影和高斯投影都是橫軸墨卡托投影的特例，只是投影的個(gè)別參數(shù)不同而已。高斯投影是一種橫軸、橢圓柱面、等角投影。從幾何意義上講，是一種橫軸橢圓柱正切投影。如圖左側(cè)所示，設(shè)想有一個(gè)橢圓柱面橫套在橢球外面，并與某一子午線相切 （此子午線稱為中央子午線或軸子午線），橢球軸的中心軸 CC'通過橢球中心而與地軸垂直。高斯投影滿足以下兩個(gè)條件：1、它是正形投影；2、中央子午線投影后應(yīng)為 x軸，且長度保持不變。將中央子午線東西各一定經(jīng)差（一般為6度或3度）范圍內(nèi)的地區(qū)投影到橢圓柱面上，再將此柱面沿某一棱線展開，便構(gòu)成了高斯平面直角坐標(biāo)系，如下圖右側(cè)所示。圖3

7、-11高斯投影x方向指北，y方向指東?？梢?，高斯投影存在長度變形，為使其在測圖和用圖時(shí)影響很小，應(yīng)相隔一定的地區(qū)， 另立中央子午線，采取分帶投影的辦法。通常按經(jīng)差6度或3度分為六度帶或三度帶。六度帶自0度子午線起每隔經(jīng)差 6度自西向東分帶，帶號(hào)依次編為第1、260帶。三度帶是在六度帶的基礎(chǔ)上分成的，它的中央子午線與六度帶的中央子午線和分帶子午線重合，即自1.5度子午線起每隔經(jīng)差 3度自西向東分帶，帶號(hào)依次編為三度帶第1、2120帶。我國的經(jīng)度范圍西起 73度東至135度，可分成六度帶一帶或三度帶二十二帶。六度帶可用 于中小比例尺（1 : 25000以下）測圖，三度帶可用于大比例尺（如 1: 1

8、0000 ）測圖。在 某些特殊情況下，高斯投影也可采用寬帶或窄帶，如按經(jīng)差9度或1.5度分帶。分帶圖如下：圖3-12投影分帶六度帶和三度帶與中央子午線存在如下關(guān)系:其中，N、n分別為6度帶和3度帶的帶號(hào)。例如：地形圖上的橫坐標(biāo)為 20345，其所處的 六度帶的中央經(jīng)線經(jīng)度為： 6 °送0 3 ° 117 ° （適用于1 : 2 . 5萬和1 : 5萬地形圖）。三 度帶中央經(jīng)線經(jīng)度的計(jì)算：中央經(jīng)線經(jīng)度=3 ° :N （適用于1 : 1萬地形圖）。另外，為了避免y出現(xiàn)負(fù)號(hào)，規(guī)定 Y值人為地加上500000m ;又為了區(qū)別不同投影帶，前 面還要冠以帶號(hào)，如第2

9、0號(hào)六度帶中，Y=-200.25m ，則成果表中寫為 Y假定=20499799.75m。x值在北半球總顯正值，就無需改變其觀測值了。IV GPS常用坐標(biāo)系統(tǒng)1 ） WGS-84坐標(biāo)系WGS-84 坐標(biāo)系是目前 GPS所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)，GPS所發(fā)布的星歷參數(shù)和歷書參數(shù)等都是基于此坐標(biāo)系統(tǒng)的。全稱是 World Geodical System-84 （世界大地坐標(biāo)系-84），它是一個(gè)地心地固坐標(biāo)系統(tǒng)。WGS-84坐標(biāo)系的原點(diǎn)在地球質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)定地球極（CTP）方向,X軸指向BIH1984.0的零度子午面和 CTP赤道的交點(diǎn)，Y軸和Z、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。 它是一個(gè)地固坐

10、標(biāo)系。WGS-84采用的橢球是國際大地測量與地球物理聯(lián)合會(huì)第17屆大會(huì)大地測量常數(shù)推薦值，其四個(gè)基本參數(shù)長半徑：a=6378137±2（ m ）;地球引力常數(shù)： GM=3986005 X108m3s-2 ±0.6 X108m3s-2;正?；A帶諧系數(shù)：C20= -484.16685 X10-6 ±1.3 00-9 ;J2=108263 X10-8地球自轉(zhuǎn)角速度：3 =7292115 X10-11rads-1 ±0.150 X10-11rads-12） 1954年北京坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)在前蘇聯(lián)的普爾科沃；是以克拉索夫斯基橢球?yàn)閰⒖紮E球的。采用分區(qū)分期局部平差

11、，因而不可避免地出現(xiàn)一些矛盾和不夠合理的地方存在的問題：u橢球參數(shù)有較大誤差。與現(xiàn)代精確的橢球參數(shù)相比，長半軸約大105m ;u參考橢球面與我國大地水準(zhǔn)面存在著自西向東明顯的系統(tǒng)性傾斜。東部地區(qū)大地水準(zhǔn)面差距最大+68m。u幾何大地測量和物理大地測量應(yīng)用的參考面不統(tǒng)一。u定向不明確。3)1980年國家大地坐標(biāo)系(GDZ80)坐標(biāo)原點(diǎn)在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)；以1975年國際橢球?yàn)閰⒖紮E球。采用天文大地網(wǎng)整體平差。特點(diǎn)：u采用1975年國際橢球。u參心大地坐標(biāo)系是在 1954年北京坐標(biāo)系基礎(chǔ)上建立起來的。u橢球面同似大地水準(zhǔn)面在我國境內(nèi)最為密合，是多點(diǎn)定位。u定向明確。u大地原點(diǎn)地處我國中部。u大地

12、高程基準(zhǔn)采用 1956年黃海高程。4)2000國家大地坐標(biāo)系根據(jù)中華人民共和國測繪法，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，我國自2008年7月1日起，啟用2000國家大地坐標(biāo)系。2000國家大地坐標(biāo)系是全球地心坐標(biāo)系在我國的具體體現(xiàn)，其原點(diǎn)為包括海洋和大氣的整個(gè)地球的質(zhì)量中心。2000國家大地坐標(biāo)系采用的地球參數(shù)如下：長軸a=6378137 米扁率 f=1/298.257222101地心引力常數(shù) QM=7.292115 X10(E-5)RAD /SZ 軸 BIH 1984.0ITRF 97框架2000 歷元3.2網(wǎng)圖檢查設(shè)定好坐標(biāo)系統(tǒng)之后， 在平差之前還要進(jìn)行 “網(wǎng)圖檢查”，在菜單“網(wǎng)平差”-> “網(wǎng)圖檢查”

13、，得到網(wǎng)圖檢查對(duì)話框：圖3-13 網(wǎng)圖檢查這步操作由兩個(gè)功能：一是“根據(jù)初始坐標(biāo)檢查相鄰的站點(diǎn)”，可以檢查出距離近的站點(diǎn)。如果無誤則繼續(xù)進(jìn)行,否則就要對(duì)對(duì)同一測站的不同點(diǎn)名進(jìn)行合并。圖3-14初始坐標(biāo)檢查經(jīng)驗(yàn)之談：對(duì)同一測站，不同點(diǎn)名的情況，如何進(jìn)行合并？，在屬性在實(shí)際測量工作中，難免會(huì)發(fā)生點(diǎn)名輸入錯(cuò)誤的情況；在“出事坐標(biāo)檢查”中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤, 要將不同文件進(jìn)行合并。操作如下：在 HDS2003系統(tǒng)中，管理區(qū)內(nèi)選擇“文件” 區(qū)選擇“修改”，將觀測站的點(diǎn)名進(jìn)行修改。圖3-15修改文件名二是“檢查網(wǎng)圖的連通性”，網(wǎng)圖不連通，出現(xiàn)如下對(duì)話框: 圖3-16網(wǎng)圖不連通如出現(xiàn)上述提示，請(qǐng)檢查構(gòu)成基線向量網(wǎng)的基

14、線向量、觀測站點(diǎn)名等等。檢查步驟如下：1 首先檢查網(wǎng)圖是否被分割成幾部分，是否有孤立的測站點(diǎn)或基線，若有則必須刪除孤 點(diǎn)或分塊進(jìn)行平差；2 其次檢查是否有關(guān)鍵基線沒有解算成功或被禁止參與網(wǎng)平差，若有要對(duì)其進(jìn)行重新處理，甚至重測；3 再次，檢查網(wǎng)圖中是否有相同的測站而取了不同的測站名，在網(wǎng)圖上的反映就是同一測站點(diǎn)上在非常接近的位置有另一個(gè)測站點(diǎn)，這兩點(diǎn)由于是同一點(diǎn)上在不同時(shí)段觀測的，故它們之間不構(gòu)成任何基線，使網(wǎng)圖不連續(xù)，解決方法是在觀測數(shù)據(jù)屬性中將錯(cuò)誤的測站名修 改正確。3.3自由網(wǎng)平差（三維無約束平差）具體分為GPS基線網(wǎng)進(jìn)行自由網(wǎng)平差；對(duì)b 0進(jìn)行x2檢驗(yàn)，若通過檢驗(yàn)，則認(rèn)為無粗 差，計(jì)算

15、結(jié)束。否則認(rèn)為系統(tǒng)中存在粗差；根據(jù)平差后的改正數(shù)和降權(quán)公式，調(diào)整觀測量 的權(quán)，重新進(jìn)行平差；若兩次平差后的坐標(biāo)值之差小于限定值，計(jì)算結(jié)束；否則轉(zhuǎn)步驟。確定所有測站信息無誤，并且網(wǎng)圖連通后，設(shè)定平差形式進(jìn)行平差。在菜單“網(wǎng)平差”->“平差設(shè)置”或工具欄“平差設(shè)置”，打開如下對(duì)話框:圖3-17平差參數(shù)設(shè)置由于要進(jìn)行，三維無約束平差，要把“三維平差”勾選。然后在菜單“網(wǎng)平差”-> “進(jìn)行網(wǎng)平差”或工具欄“網(wǎng)平差 ”，進(jìn)行三維無約束平差，在平差系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)行中，盡量不要做其 他操作。處理完畢之后，系統(tǒng)彈出“”對(duì)話框，詢問是否打開“平差報(bào)告”。點(diǎn)擊“是”，會(huì)在報(bào)告模塊中顯示本次平差報(bào)告；點(diǎn)擊“否

16、”，則可以在菜單欄“處理報(bào)告” - > “平差文本報(bào)告”， 系統(tǒng)彈出本次平差報(bào)告。知識(shí)要點(diǎn)十GPS網(wǎng)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)無約束的自由網(wǎng)平差， 是對(duì)網(wǎng)內(nèi)部符合質(zhì)量的檢核，也就是考核網(wǎng)自身的符合精度，平差的目的是消除由于多余觀測誤差而引起的網(wǎng)內(nèi)不符值。在軟件中有兩種很重要的數(shù)理統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)判斷網(wǎng)內(nèi)部符合精度的高低，一種是對(duì)整個(gè)觀測量群進(jìn)行X2檢驗(yàn)，是否通過該項(xiàng)檢驗(yàn)在平差結(jié)果文件中可查閱； 另一種是對(duì)各個(gè)觀測元素進(jìn)行t檢驗(yàn)，不能通過該檢驗(yàn)的觀測值 （平差 結(jié)果文件中T值大于1.00者）則認(rèn)為有粗差，應(yīng)予以剔除。這兩者都可以在成果輸出的結(jié)果 報(bào)告中查到。I X檢驗(yàn)X檢驗(yàn)就是對(duì)整個(gè)網(wǎng)的單位權(quán)方差進(jìn)行檢驗(yàn)，即

17、判斷平差后單位權(quán)方差的估值是否與平差前先驗(yàn)的單位權(quán)方差一致。若：則認(rèn)為兩者是一致的。在數(shù)據(jù)處理軟件中，可以通過查閱“X 2檢驗(yàn)”項(xiàng)來檢驗(yàn)網(wǎng)平差是否通過了 X 2檢驗(yàn)。若網(wǎng)平 差不能通過X 2檢驗(yàn)，則需要仔細(xì)分析不能通過的原因，通過對(duì)基線進(jìn)行重新處理，或者通 過剔除較差的觀測值等方法使之通過X 2檢驗(yàn)。需要提出的是，如采用軟件缺省值，沒有進(jìn)行合理的權(quán)配置，通常不能通過X2檢驗(yàn)。在本數(shù)據(jù)處理軟件中，可以通過設(shè)置自由網(wǎng)平差協(xié)方差比例系數(shù)和設(shè)置各條基線的網(wǎng)平差方差因 子來使網(wǎng)平差通過X 2檢驗(yàn)。自由網(wǎng)平差的協(xié)方差比例系數(shù)和基線的網(wǎng)平差方差因子的默認(rèn) 值均為1。如單純修改協(xié)方差比例系數(shù)通常就可以使網(wǎng)平差

18、通過X2檢驗(yàn)，當(dāng)對(duì)后面所說的T檢驗(yàn)卻沒有什么影響。如圖3-18所示，為一個(gè)網(wǎng)平差的例子，在該例中，網(wǎng)平差沒有通過X 2檢驗(yàn)。這時(shí)，假設(shè) 網(wǎng)平差的各個(gè)觀測值都是合格的，查得網(wǎng)平差的參考因子為3.57，則修改協(xié)方差比例系數(shù)為3.5，再次進(jìn)行網(wǎng)平差，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)平差通過了 x 2檢驗(yàn)。圖3-18X2檢驗(yàn)失敗圖3-19自由網(wǎng)平差設(shè)置圖3-20通過檢驗(yàn)要使網(wǎng)平差通過X 2檢驗(yàn)，關(guān)鍵在于參與網(wǎng)平差的觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量。當(dāng)然，正確合理設(shè)置協(xié)方差比例系數(shù)，也是通過X 2檢驗(yàn)的關(guān)鍵。如通過調(diào)整協(xié)方差比例系數(shù)不能使網(wǎng)平差通過x2檢驗(yàn)，還需要檢查每個(gè)觀測值的t檢驗(yàn)。n t檢驗(yàn)根據(jù)基線向量改正數(shù)的大小，可以判斷出基線向量中是否

19、含有粗差。具體判斷依據(jù)是，若：(3-7 ) 其中，為第i個(gè)觀測值的殘差；為單位權(quán)方差；為第i個(gè)觀測值的協(xié)因素；為在顯著性 水平下的 分布的區(qū)間。則認(rèn)為第i個(gè)觀測值中不含有粗差；反之，則含有粗差。而軟件實(shí)際提供的T值為檢驗(yàn)值與T值的比值，如果該值小于1.0 ,則說明該觀測值不應(yīng)排除，如它大于1.0則意味著應(yīng)排除。詳細(xì)成果輸出中除以列表方式提供了每個(gè)基線觀測值的T檢驗(yàn)值，還提供了 T值分布圖，如下圖所示。圖（3-21 ）中，背景曲線為理論上的T值分布曲線，藍(lán)色直方圖為實(shí)際曲線。由下圖可以看出，在網(wǎng)平差中，有個(gè)別T檢驗(yàn)值超過了范圍。3.4約束平差由于大多數(shù)工程及生產(chǎn)實(shí)用坐標(biāo)系均采用平面坐標(biāo)和正常高程

20、坐標(biāo)系統(tǒng)，因此，將GPS基線向量投影到平面上， 進(jìn)行二維平面約束平差是十分必要的。在平差中的約束條件往往是由地面網(wǎng)與GPS網(wǎng)重合的已知點(diǎn)坐標(biāo)，這樣放在國家坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系下才具有傳統(tǒng)意義 的控制成果。首先，確定手頭上已知點(diǎn)的坐標(biāo)是北京54還是西安80的，基本的參數(shù)如中央子午線，3度帶還是6度帶投影。在菜單“項(xiàng)目”-> “坐標(biāo)系統(tǒng)”或在工具欄“坐標(biāo)系統(tǒng)”，則彈出“坐標(biāo)系統(tǒng)”對(duì)話框，選擇“新建”按鈕。得到“ COORD GM ”對(duì)話框，在“文件”-> “新建”，然后在“設(shè)置” -> “地圖投影”，直接修改中央子午線， 這里以81 °為例，點(diǎn)擊確定后，返回“COORD

21、GM ” 對(duì)話框。將輸入源坐標(biāo)為 WGS84和輸入目標(biāo)坐標(biāo)的橢球?yàn)楸本?4或西安80。在“文件”-> “保存”，輸入名稱和國家（中國），退出。選擇新建的坐標(biāo)系統(tǒng)。選定該新建的坐標(biāo)系，在菜單“網(wǎng)平差”-> “平差設(shè)置”，需要說明的是如果需要高程擬合的話，必須將“高程擬合”勾選上。按照已知點(diǎn)的個(gè)數(shù)，還要對(duì)“高程擬合”做以下修改：圖3-28高程擬合設(shè)置三個(gè)或三個(gè)已知點(diǎn)，選擇“曲面擬合”，兩個(gè)選擇“平面擬合”。知識(shí)要點(diǎn)一 GPS高程在測量中常用的高程系統(tǒng)有大地高系統(tǒng)、正高系統(tǒng)和正常高系統(tǒng)。I大地高系統(tǒng)大地高系統(tǒng)是以參考橢球面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)，某點(diǎn)的大地高是該點(diǎn)到通過該點(diǎn)的參考橢球的法線與

22、參考橢球面的交點(diǎn)間的距離。大地高也稱為橢球高。大地高一般用符號(hào) H表示。大地高是一個(gè)純幾何量， 不具有物理意義，同一個(gè)點(diǎn)在不同的橢球打的坐標(biāo)系下具有不同的 大地高。GPS定位測量中獲得的是 WGS84橢球大地坐標(biāo)系中的成果，也就是說GPS測量求的的是點(diǎn)相對(duì)于WGS84橢球的打的高程 H。n正咼系統(tǒng)正高系統(tǒng)是以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)，某點(diǎn)的正高是該點(diǎn)到通過該點(diǎn)的鉛垂線與大地水準(zhǔn)面的交點(diǎn)之間的距離。正高用符號(hào)表示。川正常高正常高系統(tǒng)是以似大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)的高程系統(tǒng)，某點(diǎn)的正常高是該點(diǎn)到通過該點(diǎn)的鉛垂線與似大地水準(zhǔn)面的交點(diǎn)之間的距離，正常高用表示。IV高程系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系大地水準(zhǔn)面到參考橢球

23、面的距離稱為大地水準(zhǔn)面差距，記為，大地高與正高之間的關(guān)系可以表示為：正高：。大地咼與正常咼之間的關(guān)系可似大地水準(zhǔn)面到參考橢球面的距離，稱為高程異常，記為 以表示為:正常咼：高程之間的相互關(guān)系可以用下圖3-29來表示:圖3-29高程系統(tǒng)間的相互關(guān)系V GPS高程的測定方法由于采用GPS觀測所得到的是大地高，為了確定出正高或正常高，需要有大地水準(zhǔn)面差距或高程異常數(shù)據(jù)。一、等值線圖法從高程異常圖或大地水準(zhǔn)面差距圖分別查出各點(diǎn)的高程異?；虼蟮厮疁?zhǔn)面差距，然后分別采用下面兩式可計(jì)算出正常高，和正高。在采用等值線圖法確定點(diǎn)的正常高和正高時(shí)要注意以下幾個(gè)問題：(1) 注意等值線圖所適用的坐標(biāo)系統(tǒng)，在求解正常

24、高或正高時(shí)，要采用相應(yīng)坐標(biāo)系統(tǒng)的大地高數(shù)據(jù)。(2) 采用等值線圖法確定正常高或正高，其結(jié)果的精度在很大程度上取決于等值線圖的精度。二、地球模型法地球模型法本質(zhì)上是一種數(shù)字化的等值線圖，目前國際上較常采用的地球模型有EGM96等。三、高程擬合法1. 基本原理所謂高程擬合法就是利用在范圍不大的區(qū)域中，高程異常具有一定的幾何相關(guān)性這一原理， 采用數(shù)學(xué)方法，求解正高、正常高或高程異常。但根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，在線路測量中應(yīng)用線性擬合比較理想，一是符合線路工程的特點(diǎn)，只需在線路途徑的地區(qū)較均勻地布設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)即可，方法簡單；二是查閱我國大地水準(zhǔn)面高程異常圖，基本在直線上的高程異常呈線性化，但在選取己知水準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)要顧及

25、高程異常值突變的地方， 盡可能布設(shè)一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，這樣就可取得理想的結(jié)果。2、注意事項(xiàng)：1）適用范圍上面介紹的高程擬合的方法，是一種純幾何的方法，因此，一般僅適用于高程異常變化較為平緩的地區(qū)（如平原地區(qū)），其擬合的準(zhǔn)確度可達(dá)到一個(gè)分米以內(nèi)。對(duì)于高程異常變化劇烈的 地區(qū)（如山區(qū)），這種方法的準(zhǔn)確度有限，這主要是因?yàn)樵谶@些地區(qū)，高程異常的己知點(diǎn)很難 將高程異常的特征表示出來。2）選擇合適的高程異常己知點(diǎn)所謂高程異常的己知點(diǎn)的高程異常值一般是通過水準(zhǔn)測量測定正常高、通過GPS測量測定大地高后獲得的。在實(shí)際工作中，一般采用在水準(zhǔn)點(diǎn)上布設(shè) GPS點(diǎn)或?qū)PS點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián) 測的方法來實(shí)現(xiàn)，為了獲得好的擬合結(jié)果

26、要求采用數(shù)量盡量多的已知點(diǎn)，它們應(yīng)均勻分布， 并且最好能夠?qū)⒄麄€(gè) GPS網(wǎng)包圍起來。3）高程異常己知點(diǎn)的數(shù)量若要用零次多項(xiàng)式進(jìn)行高程擬合時(shí)，要確定 1個(gè)參數(shù)，因此，需要 1個(gè)以上的己知點(diǎn)；若 要采用一次多項(xiàng)式進(jìn)行高程擬合，要確定 3個(gè)參數(shù)，需要 3個(gè)以上的已知點(diǎn)若要采用二次 多項(xiàng)式進(jìn)行高程擬合，要確定 6個(gè)參數(shù)，則需要 6個(gè)以上的己知點(diǎn)。圖3-30 GPS高程擬合參數(shù)在進(jìn)行了網(wǎng)平差的設(shè)置后， 需要輸入已知點(diǎn)的坐標(biāo)。在觀測站點(diǎn)列表窗口查看觀測站點(diǎn)的“屬性”將出現(xiàn)如下的標(biāo)簽對(duì)話框如圖3-30所示。輸入該已知點(diǎn)的固定形式及固定坐標(biāo)。輸入完成后，請(qǐng)不要忘記將“是否固定“選為“是“。圖 3-31固定已知

27、點(diǎn)坐標(biāo)注意:1、整個(gè)項(xiàng)目中的所有已知點(diǎn)都應(yīng)該在同一個(gè)系統(tǒng)下；2、已知點(diǎn)的分布要合理；3、輸入高程時(shí)，要判斷該高程為大地高、三角高，還是水準(zhǔn)高。三維平差時(shí)，要求的高 程為大地高，而水準(zhǔn)擬合時(shí)，要求的高程為橢球高，如果在一個(gè)項(xiàng)目中，既要輸入大地高， 又要輸入水準(zhǔn)高，應(yīng)另起項(xiàng)目名，進(jìn)行分別處理。然后在菜單“網(wǎng)平差”-> “進(jìn)行網(wǎng)平差”或工具欄“網(wǎng)平差”，系統(tǒng)運(yùn)行平差，報(bào)告的查看和三維無約束平差一致，這里就不再贅述。圖3-32二維平差文件圖3.5成果整飾這是內(nèi)頁處理的最后一步，一般按照甲方要求進(jìn)行整飾。提交成果包括：待定點(diǎn)坐標(biāo)，網(wǎng)圖,基線處理報(bào)告，閉合環(huán)，三維無約束平差報(bào)告和二維約束平差報(bào)告，做

28、成一個(gè)文檔，打印。網(wǎng)圖導(dǎo)出：可以直接在網(wǎng)圖中點(diǎn)擊右鍵利用“抓圖”、“網(wǎng)圖JPG輸出”、“網(wǎng)圖dxf輸入”三種方式輸出。導(dǎo)出的文件格式是是 AutoCAD 使用的文本格式dxf的文件，在菜單欄“項(xiàng)目”-> “導(dǎo)出”將出現(xiàn)下面的對(duì)話框:圖3-33輸出DXF文件該對(duì)話框表明有合適的內(nèi)容寫入到DXF文件中。寫入到 DXF文件中的內(nèi)容均為 XYH方式的平面坐標(biāo)。所以，對(duì)于靜態(tài)觀測站點(diǎn)，必須進(jìn)行二維約束平差后才能輸出到DXF文件中。在AutoCAD 中讀入DXF文件。打開后，執(zhí)行"View "t" Zoom "t" Extents ”或在 命令行下執(zhí)

29、行:Z（回車）E（回車）這樣，就可以在 AutoCAD 下將網(wǎng)圖放至充滿整個(gè)窗口，如下圖所示:圖 3-34 調(diào)入 AutoCAD坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題的詳細(xì)了解對(duì)于測量很重要，那么請(qǐng)和我一起來討論這個(gè)問題。首先，我們要弄清楚幾種坐標(biāo)表示方法。大致有三種坐標(biāo)表示方法：經(jīng)緯度和高程，空間直角坐標(biāo)，平面坐標(biāo)和高程。我們通常說的 WGS-84坐標(biāo)是經(jīng)緯度和高程這一種，北京54坐標(biāo)是平面坐標(biāo)和高程著-種。現(xiàn)在，再搞清楚轉(zhuǎn)換的嚴(yán)密性問題，在同一個(gè)橢球里的轉(zhuǎn)換都是嚴(yán)密的，而在不同的橢球之間的轉(zhuǎn)換這時(shí)不嚴(yán)密的。舉個(gè)例子，在WGS-84坐標(biāo)和北京54坐標(biāo)之間是不存在套轉(zhuǎn)換參數(shù)可以全國通用的，在每個(gè)地方會(huì)不一樣

30、，因?yàn)樗鼈兪莾蓚€(gè)不同的橢球基準(zhǔn)。那么，兩個(gè)橢球間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換應(yīng)該是怎樣的呢？ 一般而言比較嚴(yán)密的是用七參數(shù)法，X平移，Y平移，Z平移，X旋轉(zhuǎn)，Y旋轉(zhuǎn)，Z旋轉(zhuǎn)，尺度變化 K。要求得七參數(shù)就需要在 一個(gè)地區(qū)需要 3個(gè)以上的已知點(diǎn)，如果區(qū)域范圍不大，最遠(yuǎn)點(diǎn)間的距離不大于30Km（經(jīng)驗(yàn)值），這可以用三參數(shù)，即 X平移，Y平移，Z平移，而將X旋轉(zhuǎn)，Y旋轉(zhuǎn)，Z旋轉(zhuǎn)，尺度 變化K視為0,所以三參數(shù)只是七參數(shù)的一種特例。在本軟件中提供了計(jì)算三參數(shù)、七參數(shù)的功能。在一個(gè)橢球的不同坐標(biāo)系中轉(zhuǎn)換需要用到四參數(shù)轉(zhuǎn)換，舉個(gè)例子，在深圳既有北京54坐標(biāo)又有深圳坐標(biāo)， 在這兩種坐標(biāo)之間轉(zhuǎn)換就用到四參數(shù)， 計(jì)算四參數(shù)需要兩個(gè)已

31、知點(diǎn)。 本 軟件提供計(jì)算四參數(shù)的功能?，F(xiàn)在舉個(gè)例子說明：在珠江有一個(gè)測區(qū)，需要完成WGS-84坐標(biāo)到珠江坐標(biāo)系（54橢球）的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，整個(gè)轉(zhuǎn)換過程是這樣的：新建坐標(biāo)轉(zhuǎn)換朮件_jCoord3.1Help?l bj 旳 c»dE哈3疸旳期我地方口時(shí) 為南海七參數(shù)匱崑ccd 圍南海七琴數(shù)轉(zhuǎn)攜,wdIII北京硏11偃芾抿11 了度帶工odBl番盤七憊效.匚兇B番禹七諏I轉(zhuǎn)換心丈件名©）:1佛山繪標(biāo)保存保存嘗型1坐標(biāo)轉(zhuǎn)換丈件（*. Zzl耐2. 2.設(shè)置投影參數(shù)。（或3. 3.用一個(gè)已知點(diǎn)（WGS84坐標(biāo)和北京54坐標(biāo)），計(jì)算不同橢球轉(zhuǎn)換的三參數(shù) 七參數(shù)）。4. 4.確定轉(zhuǎn)換參數(shù)。5

32、. 5.打開七參數(shù)轉(zhuǎn)換，完成 WGS84到北京54的轉(zhuǎn)換。6. 6.利用多個(gè)已知點(diǎn)（北京54坐標(biāo)和佛山坐標(biāo)），計(jì)算同一個(gè)橢球的地方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換（四參數(shù)）。& 8.同時(shí)打開七參數(shù)和四參數(shù)。完成WGS-84至M弗山坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。-I |x|選探憑坐標(biāo)類型r空間克角坐鞋住大地塑標(biāo)r平面坐標(biāo)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換P七參數(shù)轉(zhuǎn)捉P四參數(shù)轉(zhuǎn)換選羿目標(biāo)坐存類型 r空間直角坐標(biāo) r大地坐標(biāo)檸平面坐糕橢球基堆卅員"訓(xùn)坐標(biāo)系Tr輸人湄坐存單點(diǎn)轉(zhuǎn)換橢球基準(zhǔn)匕京聃坐標(biāo)系二|1i''iirmi im I文件轉(zhuǎn)換I卜坐:標(biāo)轉(zhuǎn) fiCOORDReleaseft ill 塑 £-cod文件(E)坐標(biāo)轉(zhuǎn)捉

33、©簾助®實(shí)例二：轉(zhuǎn)換要求：80坐標(biāo)。用戶用戶在一個(gè)測區(qū)內(nèi)有一些點(diǎn)的北京54的坐標(biāo)，現(xiàn)在希望將其轉(zhuǎn)換為國家有測區(qū)的一些控制點(diǎn)，這些控制點(diǎn)既有北京-54坐標(biāo)也有國家80坐標(biāo)。文件轉(zhuǎn)換用戶如果需要轉(zhuǎn)換的是一個(gè)文件里的所有的點(diǎn)，可以用文件轉(zhuǎn)換來完成。1 . 1 .確定轉(zhuǎn)換關(guān)系：按照上面的步驟完成 18步的操作，這樣就確立了轉(zhuǎn)換關(guān)系，也就是說文件里所 有的點(diǎn)都按照上面確定的轉(zhuǎn)換關(guān)系來完成轉(zhuǎn)換。2. 2 .確定轉(zhuǎn)換格式：在主界面中選擇文件轉(zhuǎn)換，點(diǎn)擊格式按鈕。新建格式：在名稱，擴(kuò)展名中輸入相應(yīng)的內(nèi)容，然后自己選擇數(shù)據(jù)列表中的內(nèi)容并 添加來確定格式，如果列表中沒有的就用其他來表示，完成后點(diǎn)擊完成新建。選擇格式：在格式列表中選擇格式文件轉(zhuǎn)換方式：轉(zhuǎn)換后的文件有三種方式，如原來的文件是 C:File.txt文件，用戶選擇其中的一種，這樣轉(zhuǎn)換后就會(huì)根據(jù)這個(gè)方式來完成新建文件。卻省是在文件擴(kuò)展名后+1 ,即轉(zhuǎn)換后會(huì)新生成一個(gè)C:File.txt1文件。在上述工作完成后，單擊確定按鈕即可。3. 3.選擇轉(zhuǎn)換文件并完成轉(zhuǎn)換單擊瀏覽按鈕，打開文件選擇對(duì)話框，選擇文件并確定，在左邊會(huì)顯示文件，用戶單擊=按鈕即可完成轉(zhuǎn)換，右邊會(huì)顯示出轉(zhuǎn)換后的文件名和路徑，用戶可以通過雙擊列表中的文件即可