RTK使用者必看測量知識，事關(guān)坐標(biāo)，值得收藏
發(fā)布時(shí)間：2022-03-21 10:55:51
作為RTK使用者的測量人，對于坐標(biāo)相關(guān)的知識是必須要了解的，比如RTK測得平面坐標(biāo)與圖紙平面坐標(biāo)為什么會不一致?轉(zhuǎn)換參數(shù)的原因及其中包含的原理是什么?小編收集整理了相關(guān)信息，下面我們就一起來看看吧。
RTK測得平面坐標(biāo)與圖紙平面坐標(biāo)為什么會不一致?
大部分都是因?yàn)閳D紙所用坐標(biāo)系與RTK采集的坐標(biāo)系不一致導(dǎo)致的，此時(shí)就需要我們計(jì)算坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，目的在于坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，計(jì)算/轉(zhuǎn)換的方法有兩種：
1?利用已知的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。
2?利用目標(biāo)坐標(biāo)系中的高精度已知控制點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)化參數(shù)反算，然后進(jìn)行坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。
今天我們就來簡單解釋下要做轉(zhuǎn)換參數(shù)的原因及其中包含的原理。
1、RTK中的橢球參數(shù)
我們常見的CORS所播發(fā)的北京54、西安80、wgs84、國家2000坐標(biāo)都是大地坐標(biāo)系坐標(biāo)，也就是通常說的經(jīng)緯度坐標(biāo)，如下圖所示，由于我們的地球是一個(gè)兩極稍扁、赤道略鼓的橢球體，選取不同的坐標(biāo)系對應(yīng)的橢球體也有差異，其橢球參數(shù)也有不同。
根據(jù)上圖我們可以理解不同坐標(biāo)系采用橢球體其長短半軸不同會導(dǎo)致坐標(biāo)差異，所以要選擇合適的目標(biāo)橢球，常用的坐標(biāo)系采用的橢球參數(shù)如下：
為使測量計(jì)算繪圖更方便直觀，需要選擇合適的投影參數(shù)將橢球面投影到平面上，地球橢球表面是一種不可能展開的曲面，要把這樣一個(gè)曲面投影到平面上，就會發(fā)生裂隙或褶皺。
地圖投影的變形通常有：長度變形、面積變形和角度變形。針對不同的場景需求及使用地圖的目的，限定某種變形。根據(jù)不同的需要，選擇不同的投影組合!
我國常用的投影方式是高斯-克呂格投影，又名"等角橫切橢圓柱投影"，假想有一個(gè)圓柱與地球橢球體上某一經(jīng)線相切，其橢圓柱的中心軸與赤道平面重合，將地球橢球面有條件地投影到圓柱面上，高斯克呂格投影條件:(1)中央經(jīng)線和赤道投影為互相垂直的直線，且為投影的對稱軸;(2)具有等角投影的性質(zhì);(3)中央經(jīng)線投影后保持長度不變。
將此圓柱展開得到如下圖，為控制變形，采用分帶投影的方法，在比例尺1：2.5萬—1：50萬圖上采用6°分帶，對比例尺為1：1萬及大于1：1萬的圖采用3°分帶。通常我們會將Y坐標(biāo)軸向西平移500000米以保證東坐標(biāo)均為正值，手薄軟件坐標(biāo)投影參數(shù)東向加長數(shù)加500000也就是這個(gè)原因。
3、轉(zhuǎn)換模型選擇
根據(jù)需求選擇對應(yīng)的的橢球、投影方式后，若現(xiàn)場使用地方坐標(biāo)系，還需要通過七參數(shù)或者四參數(shù)將不同空間直角坐標(biāo)系實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。那么什么時(shí)候選擇四參數(shù)，什么時(shí)候選擇七參數(shù)呢?
(1)兩個(gè)不同的二維平面直角坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換時(shí)，通?，F(xiàn)場作業(yè)范圍小于10KM，我們幾乎可以忽略因采用不同橢球參數(shù)對轉(zhuǎn)換精度的影響，可以采用四參數(shù)來完成兩種坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。
四參數(shù)模型中有四個(gè)未知參數(shù)，即：
兩個(gè)坐標(biāo)平移量(△X，△Y)，即兩平面坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)之間的坐標(biāo)差值。平面坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)角度A，通過旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度使兩個(gè)坐標(biāo)系的X和Y軸重合在一起。尺度因子K，即兩個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)的同一段直線的長度比值，實(shí)現(xiàn)尺度的比例轉(zhuǎn)換，通常K值幾乎等于1。
(2)如果地面上兩點(diǎn)的距離超過了15km，那么我們就必須考慮兩種不同坐標(biāo)系所采用的橢球參數(shù)，避免因橢球參數(shù)的差異，導(dǎo)致點(diǎn)位換算后的精度過低，此時(shí)就必須采用七參數(shù)來完成兩種坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。
七參數(shù)模型中有七個(gè)未知參數(shù)，即：
三個(gè)坐標(biāo)平移量(△X，△Y，△Z)，即兩個(gè)空間坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)之間坐標(biāo)差值。三個(gè)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)角度(α，β，γ))，通過按順序旋轉(zhuǎn)三個(gè)坐標(biāo)軸指定角度，可以使兩個(gè)空間直角坐標(biāo)系的XYZ軸重合在一起。尺度因子K，即兩個(gè)空間坐標(biāo)系內(nèi)的同一段直線的長度比值，實(shí)現(xiàn)尺度的比例轉(zhuǎn)換。通常K值幾乎等于1。
4、RTK坐標(biāo)設(shè)置
理解以上的原理后，使用RTK時(shí)我們應(yīng)當(dāng)如何設(shè)置呢?
(1)新建工程項(xiàng)目，根據(jù)工程需要選擇需要的橢球參數(shù)。
(2)核實(shí)輸入當(dāng)?shù)刂醒胱游缇€、投影面高程及投影方式。
(3)若為常用的坐標(biāo)系即可直接校核使用了，若為當(dāng)?shù)氐莫?dú)立坐標(biāo)系，還需要多一步，即根據(jù)圖紙?zhí)峁┑囊阎刂泣c(diǎn)計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)，若沒有控制點(diǎn)，需要聯(lián)系當(dāng)?shù)販y繪局放控制點(diǎn)或提供當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換參數(shù)，或使用當(dāng)?shù)谻ORS賬號服務(wù)。
以上就是關(guān)于專業(yè)測量人需要掌握的RTK坐標(biāo)轉(zhuǎn)換知識以及坐標(biāo)設(shè)置步驟的全部內(nèi)容了，大家都清楚了嗎？
文章內(nèi)容來源參考：CORS
RTK測得平面坐標(biāo)與圖紙平面坐標(biāo)為什么會不一致?
大部分都是因?yàn)閳D紙所用坐標(biāo)系與RTK采集的坐標(biāo)系不一致導(dǎo)致的，此時(shí)就需要我們計(jì)算坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，目的在于坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，計(jì)算/轉(zhuǎn)換的方法有兩種：
1?利用已知的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。
2?利用目標(biāo)坐標(biāo)系中的高精度已知控制點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)化參數(shù)反算，然后進(jìn)行坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。
今天我們就來簡單解釋下要做轉(zhuǎn)換參數(shù)的原因及其中包含的原理。
1、RTK中的橢球參數(shù)
我們常見的CORS所播發(fā)的北京54、西安80、wgs84、國家2000坐標(biāo)都是大地坐標(biāo)系坐標(biāo)，也就是通常說的經(jīng)緯度坐標(biāo)，如下圖所示，由于我們的地球是一個(gè)兩極稍扁、赤道略鼓的橢球體，選取不同的坐標(biāo)系對應(yīng)的橢球體也有差異，其橢球參數(shù)也有不同。
根據(jù)上圖我們可以理解不同坐標(biāo)系采用橢球體其長短半軸不同會導(dǎo)致坐標(biāo)差異，所以要選擇合適的目標(biāo)橢球，常用的坐標(biāo)系采用的橢球參數(shù)如下：
▲表中長度單位為米(m)
2、RTK中的投影參數(shù)為使測量計(jì)算繪圖更方便直觀，需要選擇合適的投影參數(shù)將橢球面投影到平面上，地球橢球表面是一種不可能展開的曲面，要把這樣一個(gè)曲面投影到平面上，就會發(fā)生裂隙或褶皺。
地圖投影的變形通常有：長度變形、面積變形和角度變形。針對不同的場景需求及使用地圖的目的，限定某種變形。根據(jù)不同的需要，選擇不同的投影組合!
我國常用的投影方式是高斯-克呂格投影，又名"等角橫切橢圓柱投影"，假想有一個(gè)圓柱與地球橢球體上某一經(jīng)線相切，其橢圓柱的中心軸與赤道平面重合，將地球橢球面有條件地投影到圓柱面上，高斯克呂格投影條件:(1)中央經(jīng)線和赤道投影為互相垂直的直線，且為投影的對稱軸;(2)具有等角投影的性質(zhì);(3)中央經(jīng)線投影后保持長度不變。
將此圓柱展開得到如下圖，為控制變形，采用分帶投影的方法，在比例尺1：2.5萬—1：50萬圖上采用6°分帶，對比例尺為1：1萬及大于1：1萬的圖采用3°分帶。通常我們會將Y坐標(biāo)軸向西平移500000米以保證東坐標(biāo)均為正值，手薄軟件坐標(biāo)投影參數(shù)東向加長數(shù)加500000也就是這個(gè)原因。
3、轉(zhuǎn)換模型選擇
根據(jù)需求選擇對應(yīng)的的橢球、投影方式后，若現(xiàn)場使用地方坐標(biāo)系，還需要通過七參數(shù)或者四參數(shù)將不同空間直角坐標(biāo)系實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。那么什么時(shí)候選擇四參數(shù)，什么時(shí)候選擇七參數(shù)呢?
(1)兩個(gè)不同的二維平面直角坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換時(shí)，通?，F(xiàn)場作業(yè)范圍小于10KM，我們幾乎可以忽略因采用不同橢球參數(shù)對轉(zhuǎn)換精度的影響，可以采用四參數(shù)來完成兩種坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。
四參數(shù)模型中有四個(gè)未知參數(shù)，即：
兩個(gè)坐標(biāo)平移量(△X，△Y)，即兩平面坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)之間的坐標(biāo)差值。平面坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)角度A，通過旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度使兩個(gè)坐標(biāo)系的X和Y軸重合在一起。尺度因子K，即兩個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)的同一段直線的長度比值，實(shí)現(xiàn)尺度的比例轉(zhuǎn)換，通常K值幾乎等于1。
(2)如果地面上兩點(diǎn)的距離超過了15km，那么我們就必須考慮兩種不同坐標(biāo)系所采用的橢球參數(shù)，避免因橢球參數(shù)的差異，導(dǎo)致點(diǎn)位換算后的精度過低，此時(shí)就必須采用七參數(shù)來完成兩種坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。
七參數(shù)模型中有七個(gè)未知參數(shù)，即：
三個(gè)坐標(biāo)平移量(△X，△Y，△Z)，即兩個(gè)空間坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)之間坐標(biāo)差值。三個(gè)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)角度(α，β，γ))，通過按順序旋轉(zhuǎn)三個(gè)坐標(biāo)軸指定角度，可以使兩個(gè)空間直角坐標(biāo)系的XYZ軸重合在一起。尺度因子K，即兩個(gè)空間坐標(biāo)系內(nèi)的同一段直線的長度比值，實(shí)現(xiàn)尺度的比例轉(zhuǎn)換。通常K值幾乎等于1。
4、RTK坐標(biāo)設(shè)置
理解以上的原理后，使用RTK時(shí)我們應(yīng)當(dāng)如何設(shè)置呢?
(1)新建工程項(xiàng)目，根據(jù)工程需要選擇需要的橢球參數(shù)。
(2)核實(shí)輸入當(dāng)?shù)刂醒胱游缇€、投影面高程及投影方式。
(3)若為常用的坐標(biāo)系即可直接校核使用了，若為當(dāng)?shù)氐莫?dú)立坐標(biāo)系，還需要多一步，即根據(jù)圖紙?zhí)峁┑囊阎刂泣c(diǎn)計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)，若沒有控制點(diǎn)，需要聯(lián)系當(dāng)?shù)販y繪局放控制點(diǎn)或提供當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換參數(shù)，或使用當(dāng)?shù)谻ORS賬號服務(wù)。
以上就是關(guān)于專業(yè)測量人需要掌握的RTK坐標(biāo)轉(zhuǎn)換知識以及坐標(biāo)設(shè)置步驟的全部內(nèi)容了，大家都清楚了嗎？
文章內(nèi)容來源參考：CORS
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