GPS测量与数据处理第六讲

GPS测量与数据处理

第六讲河南工程学院土木工程系测绘教研室我国GPS测量常用各基准的参数比较

坐标系统地球椭球1954年北京坐标系1980西安坐标系WGS842000国家大地坐标系椭球名称克拉索夫斯基IUGG1975WGS-84CGCS2000建成年代50年代197919842008椭球类型参考椭球参考椭球总地球椭球总地球椭球a（m）6378245637814063781376378137J2或C20(f)－1：298.3J2:1.08263×10-31：298.257C20：-484.16685×10-61：298.257223563J2:1.082629832258×10-31：/298.257222101GM(m3s-2)－3.986005×10143.986005×10143.986004418×1014ω（rad/s）－7.292115×10-57.292115×10-57.292l15×10-52000国家大地坐标系与现行坐标系有何不同

2000国家大地坐标系现行坐标系（54北京系、西安80系）坐标系类型地心坐标系参心坐标系椭球定位方式与全球大地水准面最密合局部大地水准面最吻合原点位置包括海洋和大气的整个地球的质量中心与地球质量中心有较大偏差坐标系维数三维坐标系统二维坐标系统相对精度10-7～10-810-6实现技术通过现代空间大地测量观测技术确定传统的大地测量方式确定坐标转换采用的模型三维七参数转换模型省级以下相对独立的平面坐标系统与2000国家大地坐标系的联系全国及省级二维七参数转换模型二维四参数转换模型范围与模型选择多项式回归模型重合点选取坐标重合点可采用在两个坐标系下均有坐标成果的点。但最终重合点还需根据所确定的转换参数，计算重合点坐标残差，根据其残差值的大小来确定，若残差大于3倍中误差则剔除，重新计算坐标转换参数，直到满足精度要求为止；用于计算转换参数的重合点数量与转换区域的大小有关，但不得少于5个。

用所确定的重合点坐标，根据坐标转换模型利用最小二乘法计算模型参数。用上述模型进行坐标转换时必须满足相应的精度指标，具体精度评估指标及评估方法见附件中相关内容。选择部分重合点作为外部检核点，不参与转换参数计算，用转换参数计算这些点的转换坐标与已知坐标进行比较进行外部检核。应选定至少6个均匀分布的重合点对坐标转换精度进行检核。

模型参数计算及精度评估与检核二维七参数转换模型其中：同一点位在两个坐标系下的纬度差、经度差，单位为弧度

椭球长半轴差（单位米）、扁率差（无量纲）

平移参数，单位为米

旋转参数，单位为弧度尺度参数（无量纲）。二维七参数转换模型属于两维坐标转换，对于三维坐标，需将坐标通过高斯投影变换得到平面坐标再计算转换参数。平面直角坐标转换模型：其中，x0，y0为平移参数，α为旋转参数，m为尺度参数。x2，y2为2000国家大地坐标系下的平面直角坐标，x1，y1为原坐标系下平面直角坐标。坐标单位为米。

平面四参数转换模型4、三维七参数坐标转换模型其中：同一点位在两个坐标系下的纬度差、经度差、大地高之差，单位为弧度和米

椭球长半轴差（单位米）、扁率差（无量纲）

平移参数，单位为米

旋转参数，单位为弧度尺度参数（无量纲）。坐标转换模型所谓综合法即就是在相似变换（Bursa七参数转换）的基础上，再对空间直角坐标残差进行多项式拟合，系统误差通过多项式系数得到消弱，使统一后的坐标系框架点坐标具有较好的一致性，从而提高坐标转换精度。(1)利用重合点先用相似变换转换Bursa七参数坐标转换模型。综合法坐标转换(2)对相似变换后的重合点残差采用多项式拟合式中：B，L单位：弧度；K为拟合阶数；为系数，通过最小二乘求解。式中:3个平移参数3个旋转参数1个尺度参数综合法坐标转换子午线弧长X计算高斯正算公式高斯正算公式式中、分别为按值计算的相应量的计算直到小于某一个指定数值，即可停止迭代高斯反算公式式中高斯反算公式依据计算坐标转换模型参数的重合点的残差中误差评估坐标转换精度。对于n个点，坐标转换精度估计公式如下：①V（残差）=重合点转换坐标-重合点已知坐标②空间直角坐标X残差中误差③空间直角坐标Y残差中误差④空间直角坐标Z残差中误差点位中误差坐标转换精度评估⑤平面坐标x残差中误差⑥平面坐标y残差中误差平面点位中误差为⑦大地高H残差中误差坐标转换精度评估坐标系统之间的转换

地心直角坐标←→参心直角坐标↑↑↓↓地心大地坐标←→参心大地坐标←→高斯平面坐标WGS84坐标转54或80坐标WGS84大地坐标WGS84空间直角坐标七或三参数转换三个或以上公共点计算七参数一个公共点计算三参数54或80空间直角坐标54或80大地坐标54或80平面坐标投影参数设置附录1、常用量定义a为椭球长半轴，1954年北京坐标系为6378245m1980西安坐标系为6378140mb为