王 鵬 陳文犀

【摘要】 采用三參數、七參數轉換模型,完成項目區(qū)WGS-84坐標系統到1980西安坐標系統轉換參數的計算,并對其精度分析,得出結論:轉換參數越多,轉換精度就越高,精度可以提高近1倍。

【關鍵詞】 GPS;土地整理;坐標轉換;精度分析

GPS所測的大地坐標與大地高是以WGS-84橢球面為起算面的地心系成果。我國目前使用的大地坐標成果為1980西安坐標系參心成果,參考橢球體為IAG—75橢球,要把WGS-84橢球下的空間直角坐標成果(X,Y,Z)轉換到1980西安坐標系下,才能滿足用戶對高精度GPS網點成果的使用要求。

一、研究方法

在完成我國參心大地坐標系和世界地心坐標系(WGS一84)轉換模型的計算時,采用了常用的具有明顯幾何意義的三參數、七參數轉換模型。

三參數模型的原理是:把GPS 所測定的WGS-84 坐標當作具有一定系統性誤差的西安80系坐標值,默認了使用點所在的坐標系與WGS-84坐標系北方向是一致的,只考慮X平移、Y平移、Z平移,忽略X旋轉、Y旋轉、Z旋轉以及尺度比參數。三參數是通過一個已知點來校正,求出WGS-84坐標系統的坐標值與實際應用坐標值的三維差值,即△X、△Y、△H,來消除系統誤差。

WGS-84坐標系統與1980西安坐標系統給的轉換是兩種橢球之間的轉換關系,是橢球參數之間的轉換,對于這種轉換,在同一個橢球里的轉換時嚴密的,而在不同橢球之間的轉換是嚴密的,不存在一種參數可以全國通用,而是不同的地方,有不同的參數。

七參數轉換也是一種不嚴密的轉換關系,兩個坐標系統的橢球、投影等不同,一般而言,對于此類轉換,相對嚴密的模型就是布爾莎模型,即考慮X平移、Y平移、Z平移、X旋轉、Y旋轉、Z旋轉以及尺度比參數等七個參數。

二、實例研究

以當陽市兩河鎮(zhèn)等四鎮(zhèn)示范工程建設基本農田土地利用現狀圖為例,探討利用GPS RTK進行土地利用現狀圖測繪,其測量數據轉換成果的精度是否滿足作業(yè)要求。項目位于當陽市東南部,東經111°52′48″-111°55′24″;北緯30°37′13″-30°44′53″之間,涉及兩河、半月等四個鎮(zhèn)。項目區(qū)范圍內有三個控制點,并且是1980西安坐標系下的數據。

首先,依據項目區(qū)范圍內的控制點,利用全站儀按照四等水準測量的要求布設9個控制點;點與點之間要求通視;全站儀數據作真值看待。其次,對已知控制點,做靜態(tài)測量,獲取三個控制點的WGS-84的坐標數據,使用三參數和七參數的布爾莎模型(Bursa-wolf)分別求取轉換參數(△X,△Y,△H,wx,wY ,wz,m)。最后,借助坐標轉換軟件,根據所求的轉換參數,對項目內的控制網點分別做三參數、七參數空間直角坐標轉換,獲取9個控制網點的1980西安坐標系下的坐標數據,并與真值做精度分析。

三、坐標轉換的精度分析

為了確定GPS RTK數據坐標轉換后的精度,需要求得GPS RTK測量成果的觀測中誤差(見表1)。

從上表可以看出:轉換參數越多,轉換精度就越高,精度可以提高近1倍。土地利用現狀圖測量的比例尺為1:2000,精度為20cm,無論是三參數轉換還是七參數轉換,都能滿足土地利用現狀圖的測量精度要求。

四、結論與建議

用七參數法進行1980西安坐標與世界WGS一84坐標的轉換,比用三參數法解算的精度高,由此得出結論:在解算過程中,如果用到的控制點越多,轉換精度也越好;邊長越短,轉換精度越好。雖然三參數和七參數都能滿足土地整理工程的精度需求,但是,三參數需要的已知點少,精度低、成本低;用七參數的轉換,精度高,但需要的控制點多,成本高。可以根據項目要求,選擇轉換方式。

參考文獻

[1]柳光魁,趙永強,王振祿,杜明成.西安1980坐標系與WGS-84坐標系的轉換方法和精度分析.測繪與空間地理信息.2006(6)

[2]劉淑香.GPS測量中的坐標系統及其轉換.中國新技術新產品.2009(6)