本發(fā)明屬于地理信息技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種國(guó)家三維坐標(biāo)系與任意地方平面坐標(biāo)系間七參數(shù)轉(zhuǎn)換方法，尤其涉及一種新的高精度國(guó)家三維坐標(biāo)系與任意地方平面坐標(biāo)系之間七參數(shù)轉(zhuǎn)換求取方法。

背景技術(shù)：

國(guó)家大地基準(zhǔn)及地方基準(zhǔn)數(shù)據(jù)是機(jī)密數(shù)據(jù)，各省市地區(qū)為了對(duì)基準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行保密，在建立地方坐標(biāo)系時(shí)，在國(guó)家坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上，大都進(jìn)行了中央子午線的投影變換，部分地區(qū)進(jìn)一步地對(duì)變換之后坐標(biāo)進(jìn)行了四參數(shù)轉(zhuǎn)換(非規(guī)則平移，旋轉(zhuǎn)，縮放等)，這使得地方獨(dú)立坐標(biāo)系與國(guó)家坐標(biāo)系之間存在著較為復(fù)雜的轉(zhuǎn)換關(guān)系。而目前市場(chǎng)上使用的測(cè)量手簿只能接受單一的四/七參數(shù)輸入，這使得用戶無法利用傳統(tǒng)的求參方法求取可靠的轉(zhuǎn)換參數(shù)，從而無法實(shí)時(shí)的獲取地方坐標(biāo)系坐標(biāo)。在全國(guó)省級(jí)CORS全面覆蓋的背景下，這非常不利于省級(jí)CORS在地區(qū)進(jìn)行推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種新的高精度國(guó)家三維坐標(biāo)系與任意地方平面坐標(biāo)系之間七參數(shù)轉(zhuǎn)換求取方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種國(guó)家三維坐標(biāo)系與任意地方平面坐標(biāo)系間七參數(shù)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：統(tǒng)一國(guó)家三維坐標(biāo)系與地方平面坐標(biāo)系中央子午線，利用一組加常數(shù)改正地方坐標(biāo)系成果；

步驟2：利用三參數(shù)轉(zhuǎn)換模型削弱大地高方向?qū)ζ矫孀鴺?biāo)轉(zhuǎn)換精度的影響；

步驟3：利用七參數(shù)模型求取改正地方平面坐標(biāo)系與國(guó)家三維坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；

步驟4：設(shè)置七參數(shù)和加常數(shù)，基于CORS網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)獲取地方坐標(biāo)系成果。

作為優(yōu)選，步驟1的具體實(shí)現(xiàn)包括以下子步驟：

步驟1.1：將國(guó)家三維坐標(biāo)系的坐標(biāo)系列(x₂₀₀₀,y₂₀₀₀)經(jīng)過投影變換，由原始的國(guó)家三維坐標(biāo)系中央子午線L₀₂₀₀₀轉(zhuǎn)換到地方平面坐標(biāo)系中央子午線L_0dl下，得到改正之后的國(guó)家三維坐標(biāo)系坐標(biāo)(x_gz2000,y_gz2000)；

步驟1.2：將改正之后的國(guó)家三維坐標(biāo)系坐標(biāo)(x_gz2000,y_gz2000)與對(duì)應(yīng)地方平面坐標(biāo)系坐標(biāo)(x_dl,y_dl)求差，得到x方向和y方向的差值；

步驟1.3：分別求取兩個(gè)方向差值的平均值△x,△y，△x,△y作為x、y方向的加常數(shù)；

步驟1.4：將平均值△x,△y分別加到地方坐標(biāo)平面系上得到改正之后的地方系平面坐標(biāo)(x_gzdl,y_dgzl)。

作為優(yōu)選，步驟2的具體實(shí)現(xiàn)包括以下子步驟：

步驟2.1：將改正之后的地方系平面坐標(biāo)(x_gzdl,y_dgzl)轉(zhuǎn)換成經(jīng)緯度(B_gzdl，L_gzdl)；

步驟2.2：將國(guó)家三維坐標(biāo)系(x₂₀₀₀,y₂₀₀₀)轉(zhuǎn)換成經(jīng)緯度(B₂₀₀₀，L₂₀₀₀)；

步驟2.3：獲取國(guó)家三維坐標(biāo)系大地高H₂₀₀₀；

步驟2.4：將H₂₀₀₀代替地方坐標(biāo)系大地高H_dl，然后利用三參數(shù)求取兩坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換關(guān)系，并根據(jù)轉(zhuǎn)換參數(shù)更新地方坐標(biāo)系大地高H_dl。

作為優(yōu)選，步驟3的具體實(shí)現(xiàn)過程是：將(B_gzdl，L_gzdl)與更新之后的地方平面坐標(biāo)系大地高H_dl作為目標(biāo)坐標(biāo)系(B_gzdl，L_gzdl，H_dl)，將(B₂₀₀₀，L₂₀₀₀，H₂₀₀₀)作為源坐標(biāo)系；求取兩坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，獲取最后的轉(zhuǎn)換七參數(shù)。

作為優(yōu)選，步驟4的具體實(shí)現(xiàn)過程是：在手簿上新建任務(wù)，在任務(wù)屬性中設(shè)置投影參數(shù)，即步驟3中獲得的轉(zhuǎn)換七參數(shù)，并在手簿設(shè)置相應(yīng)的加常數(shù)(手簿上默認(rèn)設(shè)置的加常數(shù)是北0.000，東500000.000，這時(shí)可以將相應(yīng)的加常數(shù)加到這個(gè)默認(rèn)值上)；最終通過單一七參數(shù)附加加常數(shù)的方法實(shí)時(shí)獲取地方平面坐標(biāo)系。

與現(xiàn)有的直接求取七參數(shù)的方法相比，本發(fā)明所具有的有益效果為：針對(duì)現(xiàn)有算法無法直接獲取高精度單一的七參數(shù)轉(zhuǎn)換參數(shù)，進(jìn)而無法基于CORS測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)獲取地方坐標(biāo)系成果的問題，提出了一種附加加常數(shù)的七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型。該方法通過附加加常數(shù)極大地降低了投影變形的影響，通過三參數(shù)轉(zhuǎn)換模型降低了大地高對(duì)求參精度的影響等，大大地改善了轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度，并且方法符合目前市場(chǎng)上測(cè)量手簿只能接受單一四/七參數(shù)輸入的要求，基于CORS網(wǎng)絡(luò)測(cè)量得到的國(guó)家坐標(biāo)系成果，可以實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換成地方坐標(biāo)系成果，這有利于拓展省市級(jí)CORS在測(cè)量實(shí)踐過程中的應(yīng)用空間。

附圖說明

圖1：本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)處理方法不足，提出了一種新的高精度國(guó)家三維坐標(biāo)系與任意地方平面坐標(biāo)系之間七參數(shù)轉(zhuǎn)換求取方法。首先通過統(tǒng)一國(guó)家坐標(biāo)系與地方坐標(biāo)系中央子午線，極大地削弱了投影變形對(duì)轉(zhuǎn)換參數(shù)求取的影響，此外利用三參數(shù)轉(zhuǎn)換模型，減弱了地方坐標(biāo)系不具備大地高這一缺陷對(duì)轉(zhuǎn)換參數(shù)求取精度的影響，最后利用統(tǒng)一的七參數(shù)模型求取國(guó)家坐標(biāo)系與地方坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。實(shí)際使用過程中，本發(fā)明首先通過七參數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量得到的國(guó)家坐標(biāo)系成果轉(zhuǎn)換到地方系，然后扣除加常數(shù)的影響，最終實(shí)時(shí)獲取用戶需要的地方坐標(biāo)系成果。

請(qǐng)見圖1，本實(shí)施例結(jié)合具體實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(以某地地方系數(shù)據(jù)為例，地方坐標(biāo)系成果數(shù)據(jù)已經(jīng)過處理)對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的解釋。

首先獲取地方平面坐標(biāo)系和國(guó)家三維坐標(biāo)系成果，并獲取各坐標(biāo)系中央子午線信息，如表1所示，

表1國(guó)家三維坐標(biāo)系和地方平面坐標(biāo)系成果

本發(fā)明的方法分以下幾個(gè)步驟進(jìn)行，具體步驟描述如下：

步驟1：國(guó)家三維坐標(biāo)系與地方平面坐標(biāo)系中央子午線統(tǒng)一，降低投影變形影響。

首先將國(guó)家三維坐標(biāo)系(以(x₂₀₀₀,y₂₀₀₀)為例)坐標(biāo)系列經(jīng)過投影變換，由原始的國(guó)家三維坐標(biāo)系中央子午線(L₀₂₀₀₀)轉(zhuǎn)換到地方平面坐標(biāo)系中央子午線(L_0dl)下，得到改正之后的國(guó)家三維系坐標(biāo)(x_gz2000,y_gz2000)。將這個(gè)坐標(biāo)與對(duì)應(yīng)地方平面坐標(biāo)系坐標(biāo)(x_dl,y_dl)求差，得到x方向和y方向的差值，并分別求取兩個(gè)方向差值的平均值△x,△y(△x,△y作為x、y方向的加常數(shù))。然后這個(gè)平均值加到地方平面坐標(biāo)系上得到改正之后的地方平面系坐標(biāo)(x_gzdl,y_dgzl)。

本實(shí)施例將國(guó)家三維坐標(biāo)系下BLH投影到地方平面坐標(biāo)系中央子午線下，得到新坐標(biāo)系下改正國(guó)家三維坐標(biāo)系結(jié)果，結(jié)果如表2所示。將求得的坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)的地方平面坐標(biāo)系求差，并分別在x、y方向求平均，獲取x、y方向的加常數(shù)。

表2投影之后的國(guó)家系坐標(biāo)和加常數(shù)(單位：m)

步驟2：利用三參數(shù)模型進(jìn)一步削弱大地高方向?qū)ζ矫孀鴺?biāo)轉(zhuǎn)換精度的影響。

將改正之后的地方平面系坐標(biāo)(x_gzdl,y_dgzl)轉(zhuǎn)換成經(jīng)緯度(B_gzdl，L_gzdl)；同時(shí)將國(guó)家三維系坐標(biāo)(x₂₀₀₀,y₂₀₀₀)轉(zhuǎn)換成經(jīng)緯度(B₂₀₀₀，L₂₀₀₀)；同時(shí)獲取原始的國(guó)家三維坐標(biāo)系大地高H₂₀₀₀，首先將H₂₀₀₀代替地方平面坐標(biāo)系大地高H_dl，然后利用三參數(shù)求取兩坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換關(guān)系，并根據(jù)轉(zhuǎn)換參數(shù)更新地方平面坐標(biāo)系大地高H_dl。

本實(shí)施例將獲取的加常數(shù)改正到地方坐標(biāo)系坐標(biāo)上，并轉(zhuǎn)換成BLH。所得結(jié)果如表3所示，

表3改正之后的地方平面系坐標(biāo)以及國(guó)家三維坐標(biāo)BLH

表3中地方平面坐標(biāo)系大地高直接用國(guó)家三維坐標(biāo)系大地高代替。將改正之后的地方平面坐標(biāo)與原始國(guó)家三維坐標(biāo)系坐標(biāo)求取三參數(shù)，進(jìn)一步減弱大地高不準(zhǔn)確對(duì)參數(shù)精度的影響，結(jié)果如表4所示。本實(shí)施例中，地方平面坐標(biāo)系和國(guó)家三維坐標(biāo)系采用統(tǒng)一橢球，所以大地高變化不大，但當(dāng)?shù)胤狡矫孀鴺?biāo)系與國(guó)家三維坐標(biāo)系不同的情況下這一步工作還是有意義的。

表4三參數(shù)改正過的地方平面坐標(biāo)系坐標(biāo)

步驟3：利用七參數(shù)模型求取改正地方平面坐標(biāo)系與國(guó)家三維坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；

將(B_gzdl，L_gzdl)與更新之后的地方平面坐標(biāo)系大地高H_dl作為目標(biāo)坐標(biāo)系(B_gzdl，L_gzdl，H_dl)，將(B₂₀₀₀，L₂₀₀₀，H₂₀₀₀)作為源坐標(biāo)系；最終求取兩坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，獲取最后的轉(zhuǎn)換七參數(shù)；

利用表4中結(jié)果以及原始的國(guó)家三維坐標(biāo)系結(jié)果，求取轉(zhuǎn)換參數(shù)。在實(shí)際使用過程中，可利用求取的轉(zhuǎn)換參數(shù)現(xiàn)將實(shí)時(shí)測(cè)量的國(guó)家三維坐標(biāo)系結(jié)果轉(zhuǎn)換到地方平面坐標(biāo)系下，然后加上表2所示的加常數(shù)最終實(shí)時(shí)獲取需求的地方平面坐標(biāo)系結(jié)果，具體可參見表5，表中將BLH轉(zhuǎn)換為xy進(jìn)行顯示。

表5利用七參數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果以及轉(zhuǎn)換前后坐標(biāo)殘差(單位：m)

步驟4：手簿設(shè)置七參數(shù)和加常數(shù)，基于CORS網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)獲取地方坐標(biāo)系成果。

在手簿上新建任務(wù)，在任務(wù)屬性中設(shè)置投影參數(shù)，即上一步求得的轉(zhuǎn)換七參數(shù)，并在手簿設(shè)置響應(yīng)的加常數(shù)(為了對(duì)實(shí)際的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行保密，此處設(shè)置的七參數(shù)是經(jīng)過加密之后的轉(zhuǎn)換參數(shù)，加密技術(shù)可參見相關(guān)已有專利)，手簿上默認(rèn)設(shè)置的加常數(shù)是北0.000，東500000.000，這時(shí)可以將相應(yīng)的加常數(shù)△x,△y加到這個(gè)默認(rèn)值上。最終通過單一七參數(shù)附加加常數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)獲取地方坐標(biāo)系的目的。

本發(fā)明通過一系列測(cè)量平差數(shù)據(jù)處理手段，通過單一七參數(shù)附加加常數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)了國(guó)家三維大地基準(zhǔn)坐標(biāo)系與任意地方獨(dú)立坐標(biāo)系之間的高精度轉(zhuǎn)換，在滿足測(cè)量手簿僅接受單一四/七參數(shù)輸入要求的前提下，實(shí)時(shí)獲取地方獨(dú)立坐標(biāo)系的需求。

本發(fā)明是一項(xiàng)在國(guó)家基準(zhǔn)現(xiàn)代化過程中有廣闊應(yīng)用前景的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換求取方法，有助于在現(xiàn)有省級(jí)CORS網(wǎng)絡(luò)全面建設(shè)完成的基礎(chǔ)上，大面積推廣地區(qū)獨(dú)立坐標(biāo)系實(shí)時(shí)獲取技術(shù)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)較佳實(shí)施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請(qǐng)求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。