坐標轉換模型適用性判別方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及大地測量和工程測量技術領域，特別涉及一種坐標轉換模型適用性判 別方法。
【背景技術】
[0002] 我國疆域遼闊，地形復雜，當前大多數(shù)城市獨立坐標系統(tǒng)是上個世紀五六十年代 以國家參心坐標系為基礎建立的，受當時技術條件限制及控制點精度影響，難以滿足當前 經濟建設需求。
[0003] 國家參心坐標系（54系和80系）控制網受當時科技水平限制，大地控制點的相對 精度為1〇Λ而隨著社會經濟的發(fā)展，科技水平的進步，CGCS2000即2000國家大地坐標系設 計的城市獨立坐標系的啟用為建立高精度獨立坐標系提供了契機與平臺，大地控制點的相 對精度為KT 7?10'兩者坐標系相互轉換，由于各自精度不同，對轉換產生的坐標有不同 的要求：
[0004] 1)當CGCS2000大地坐標系向國家參心坐標系轉換時，屬于高精度成果向低精度 轉換。如果轉換坐標達到高精度，與國家參心坐標系成果的很難有高符合性。
[0005] 2)當國家參心坐標系坐標向CGCS2000轉換，屬于低精度成果向高精度轉換，通常 要求轉換坐標盡可能與CGCS2000坐標符合。
[0006] 當采用重合點和轉換模型進行坐標轉換時，重合點精度和數(shù)量一定情況下，轉換 坐標特性只能通過不同模型來反映。而獲得坐標轉換模型特性，才能便于選擇最佳轉換模 型，達到轉換坐標的高精度或高符合性。但是現(xiàn)有技術中涉及的坐標轉換，均沒有考慮轉換 重合點成果的精度，而是依靠轉換殘差大小來確定轉換模型，轉換殘差是在相同坐標系下 重合點的回代誤差，大多數(shù)情況反映是符合誤差，而不是轉換坐標精度。

【發(fā)明內容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術中缺少考慮轉換重合點成果的精度坐標轉換的上述缺陷和問題，本 發(fā)明實施例的目的是提供一種更好的坐標轉換模型適用性判別方法，從而可根據(jù)需求選擇 適合的轉換模型，保證轉換坐標的精度，避免了龐大轉換工作量。
[0008] 為了達到上述目的，本發(fā)明實施例提供如下技術方案：
[0009] 一種坐標轉換模型適用性判別方法，其特征在于，步驟如下：
[0010] Ql :利用CGCS2000大地坐標系與國家參心坐標系坐標的邊長差和方位角差模型， 對常用轉換模型產生轉換坐標進行比較；利用相同坐標系下的重合點的回代誤差所計算出 的轉換殘差，評定轉換坐標的精度；
[0011] Q2:根據(jù)其變化量大小和變化趨勢，利用邊長差和方位角差檢驗分析轉換模型特 性：
[0012] 以高精度CGCS2000大地坐標系計算平面邊長和方位角作為參照值，將國家參心 坐標系的邊長和方位角與其比較，通過變化量大小反映模型的特性；
[0013] 對于相對不大范圍，當轉換坐標與CGCS2000大地坐標系具有相同精度時，其平面 邊長差和方位角差極小，接近一個常數(shù)；具體是以邊長差和方位角差的最大相差和振幅來 反映轉換坐標特性；最大相差是指最大邊長差與最小邊長差之差，反映最大波動差；振幅 是指離開平均值位置的最大距離邊長差；以每千米邊長差作為衡量單位，計算公式如下：
[0014] 邊長差最大相差：Admax= max( Ad J-Iiiin(Adi)
[0015] 邊長差振幅：
【主權項】
1. 一種坐標轉換模型適用性判別方法，其特征在于，步驟如下； Q1 ;利用CGCS2000大地坐標系與國家參屯、坐標系坐標的邊長差和方位角差模型，對常 用轉換模型產生轉換坐標進行比較；利用相同坐標系下的重合點的回代誤差所計算出的轉 換殘差，評定轉換坐標的精度； Q2 ;根據(jù)其變化量大小和變化趨勢，利用邊長差和方位角差檢驗分析轉換模型特性： W高精度CGCS2000大地坐標系計算平面邊長和方位角作為參照值，將國家參屯、坐標 系的邊長和方位角與其比較，通過變化量大小反映模型的特性； 對于相對不大范圍，當轉換坐標與CGCS2000大地坐標系具有相同精度時，其平面邊長 差和方位角差極小，接近一個常數(shù)；具體是W邊長差和方位角差的最大相差和振幅來反映 轉換坐標特性；最大相差是指最大邊長差與最小邊長差之差，反映最大波動差；振幅是指 離開平均值位置的最大距離邊長差；W每千米邊長差作為衡量單位，計算公式如下： 邊長差最大相差：A dmax= max ( A d 1) -min ( A中） 邊長差振幅；
其中，邊長差 Adi= (cUk-d獨）X1000/d2k 方位角差最大相差：ATmax= max( AT i)-min( ATi) 方位角差振幅；
其中，方位角差ATi= T2k-T獨； Q3 ;用同一地區(qū)兩期GI^S控制網數(shù)據(jù)進行驗證，通過圖表反映出轉換模型的特性：利用 同一地區(qū)、不同時期兩次GI^S控制網數(shù)據(jù)，通過CGCS2000大地坐標系與國家參屯、坐標系轉 換，驗證轉換坐標特性； 兩次轉換選取的重合點及坐標各不同，第一次國家參屯、坐標系選用低精度=角測量坐 標，第二次選用第一次產生的轉換坐標；當高精度成果向低精度轉換，轉換坐標具有高精 度，第二次轉換為兩個高精度坐標之間進行，產生轉換坐標為高精度，具體表現(xiàn)為轉換殘差 較小，轉換前后形成的邊長差和方位角差極為接近，否則，轉換坐標為低精度。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種坐標轉換模型適用性判別方法，其特征在于，在Q1步驟 中，坐標轉換數(shù)學模型選用為： Bursa S維走參數(shù)模型：
其中，3個平移參數(shù)[AX AY A口t，3個旋轉參數(shù)[?x ?z]T和1個尺度因子m。 蝸Ym Zj為目標坐標系坐標； 或 多項式多元逐步回歸模型： Bx= B S+ A B Lx = L s+ A L 式中；Bt、Lt分別為目標坐標系大地坐標巧s、Ls分別為源坐標系大地坐標；

A B、A L分別為坐標轉換改正量，用下式計算； AB gic AL = ai+a2B+a^L+aJi^+a^BL+agL^+''' +a2〇BL^+a2iL^ 其中；ai，32, 33, a*，as, ag為系數(shù)，通過最小二乘求解。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種坐標轉換模型適用性判別方法，其特征在于，在Q1步驟 中，轉換殘差為：
其中，n為重合點個數(shù)，參加轉換重合點的Vi=已知坐標1-轉換坐標1。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種坐標轉換模型適用性判別方法，步驟為：利用CGCS2000大地坐標系與國家參心坐標系坐標的邊長差和方位角差模型，對常用轉換模型產生轉換坐標進行比較；根據(jù)其變化量大小和變化趨勢，利用邊長差和方位角差檢驗分析轉換模型特性；用同一地區(qū)兩期GPS控制網數(shù)據(jù)進行驗證，反映出轉換模型的特性：利用GPS控制網數(shù)據(jù)，通過CGCS2000大地坐標系與國家參心坐標系轉換，驗證轉換坐標特性，解決坐標轉換中不同需求對模型選擇問題，解決了以往坐標轉換完全是依靠轉換殘差評定精度、轉換殘差精度估計有一定的局限性的問題，避免龐大轉換工作量，節(jié)省大量費用和時間，有助于CGCS2000大地坐標系統(tǒng)的推廣應用。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號】CN104598746
【申請?zhí)枴緾N201510043249
【發(fā)明人】郭春喜, 李 東, 陳俊英, 謝方
【申請人】國家測繪地理信息局大地測量數(shù)據(jù)處理中心
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月27日