徕卡GPS定义坐标系方法

1、徕卡GPS定义坐标系方法经典 3D经典3D转换方法使用严格3D经典方法产生转换参数。该方法基本操作步骤是使用GPS测量点(WGS84 椭球)的直角坐标，并将这些坐标与地方坐标的直角坐标相比较。通过这种方法，计算出用来将坐标从一个系统转换到另一个系统中平移参数，旋转参数和比例因子。经典 3D转换方法可使你确定最多7个转换参数(3个平移参数，3个旋转参数，和1个比例因子)。用户也可以选择确定几个参数.经典 3D 转换方法允许选择两个不同的转换模型: 布尔沙-沃尔夫模型或 Molodensky-Badekas模型。对于经典 3D 转换方法，我们向用户推荐至少有3个点已知地方坐标和WGS84坐标系统。

2、可以仅用3个公共点来计算转换参数，但使用4个点可得到更多的多余观测值而且可以计算残差。优点 用这种方法计算转换参数的优点在于能够保持GPS测量的精度，只要地方坐标足够精密(包括高程)，能适用任何区域。缺点 这种方法的缺点是地方格网坐标，地方椭球和地图投影必须已知。另外如果地方坐标不精确，使用GPS测量的新点一旦经过转换，将与现有的地方坐标系统不附合。 为了获得精确的椭球高，必须已知该测量点上的大地水准面差距。通过大地水准面模型可以确定这些因素，许多国家无法获得精确的大地水准面模型。请参考大地水准面模型。一步法这种转换方法的进行是通过将高程与点位分开进行转换。在平面点位转换中，首先将WGS84地

3、心坐标投影到临时的横轴墨卡托投影，然后通过平移，旋转和比例变换使之与计算的真正的投影相符合。高程转换则采用简单的一维高程拟合。由于用这种方法进行平面点位转换，因而不需要知道地方坐标系统的地方椭球与地图投影类型就可以定义转换。如同内插法和逐步法 高程和平面点位的转换是分开进行的，因此高程误差不会传递给平面点位，如果地方高程的资料不是很好或根本没有，你仍然可以对平面点位进行转换。还有，高程已知的点和平面点位已知的点不必是同一个点。用这种方法进行转换，能够在只有一个公共点的情况下计算地方坐标系统和WGS84系统之间的转换参数。具有平面点位的点的数量以及利用它们可计算的平面转换参数的组合如下：平面点的

4、数量计算的转换参数1只有X和Y平移量的经典 2D2有X和Y平移量，绕Z轴旋转量和比例因子的经典 2D大于 2有X和Y平移量，绕Z轴旋转量，比例因子和残差的经典 2D 转换中包括的高程点的数量直接影响高程转换的类型。高程点的数量高程转换方式0无高程转换1高程按常数插值拟合2由两个高程点推算的平均改正数进行拟合3通过三个高程点进行平面拟合多于 3平均平面拟合优点: 这种方法的优点是利用较少的信息即可计算出转换参数。不需要已知地方椭球和地图投影模型就可以利用最少的点计算出转换参数。值得注意的是当使用一个或两个地方点计算参数时，作为计算的转换参数仅对于点的附近区域是有效的。缺点:这种转换方法的缺点与内

5、插法一样，转换的区域限制在10km*10km以内(使用 4 个公共点)。两步法这种转换方法对于高程和平面分开进行。对于平面转换WGS84坐标首先使用经典3D转换方法进行预转换以获得初步的地方空间直角坐标。使用特定的椭球和地图投影将坐标投影到初步的格网坐标系中。接着计算经典2D转换的两个平移参数，旋转参数和比例因子，将初步转换得到的坐标转换到真正的地方坐标系中。平面转换需要已知地方投影和地方椭球。然而，由于考虑到地图投影的变形，两步法的应用范围大于一步法。高程转换是单纯的一维高程拟合。使用内插法，逐步法 或一步法 ，高程和平面的转换是分开进行的。因此，高程误差不会传递到平面。另外，如果地方高程不

6、太好或没有，你仍然可以仅对平面进行转换。还有，高程点和平面点可以不必是同一个点。使用这种转换方法可以对只有一个同时具有地方坐标和WGS84坐标的点计算转换参数。根据平面点的数量，可以通过它们计算出的平面转换的参数如下所示：平面点数量计算的转换参数1只有X和Y平移量的经典2D2有X和Y平移量，绕Z轴旋转量和比例因子的经典2D大于 2有X和Y平移量，绕Z轴旋转量，比例因子和残差的经典2D 转换中包括的高程点的数量直接影响高程转换的类型。高程点的数量高程转换方式0无高程转换1高程按常数插值拟合2由两个高程点推算的平均改正数进行拟合.3通过三个高程点进行平面拟合大于 3平均平面拟合优点: 地方高程误差

7、不影响平面转换 确定平面和高程转换的点不必要是同一个点。 考虑了地图投影的变形，使得这种转换方法适用更大范围的区域。缺点: 必须知道地方椭球和地方投影。经典2D经典2D转换方法允许你确定将平面坐标(东坐标和北坐标)从一个格网系统转换到另一个格网系统的参数。不计算高程参数。该转换确定4个参数(2个向东和向北的平移参数，1个旋转参数和1个比例因子)。备注: 经典2D转换仅用于输出地方坐标到ASCII 文件中。经典2D 转换不能用于项目。内插法内插转换方法创建的转换参数建立在一个仿射的转换模型之上，这个模型使用排列法则从噪声中估计它们的系统影响部分。基本来说，它意味着将GPS测量的WGS84坐标通过

8、压缩或拉伸的方式以附合地方格网坐标系统。地方格网是由输入的点位平面格网坐标所定义的。平面点位与高程在转换中分别处理并且相互独立。这就意味着测量的平面点位不一定非是高程已知的同一个点，地方高程中的误差将不会传递到平面点位转换部分。内插转换方法在某些方面较传统的经典3D方法有优点，如可在无地图投影或地方椭球资料的情况下计算转换参数。另外，高程和平面点位的转换是彼此独立的。这就意味着地方坐标不必要包含高程信息，高程信息可从不同的点中获得。内插转换方法趋向于将GPS测量值扭曲以适合现有的地方格网测量值。这将是一个优点也可能是缺点，由于GPS坐标通常被发现优于现有的格网坐标。这就是说整体均匀性好。这就意

9、味着当使用这种方法时，GPS坐标的精度可能稍有些降低。如果你希望将GPS观测值纳入已有的地方坐标系统，这将是一个优点. 优点: 高程误差不影响平面点位的转换。 无地图投影或地方椭球资料的情况下可计算转换参数。 用来确定平面点位和高程转换的点不一定是同一个点。缺点: 内插转换方法最主要的缺点是严格限制在它可应用的区域内部。主要的原因是没有将比例因子应用于投影。在实践中，这种方法应用于10-15km平方公里以内。逐步法分步法转换方法是经典3D 转换方法和内插法方法的结合。平面点位和高程的转换是分开独立进行处理的。前者采用经典的转换技术，后者采用了插值方法。对于这种方法，建议已知至少4个点的格网坐标

10、和WGS84坐标。仅使用三个公共点计算转换参数也可以，但使用4个公共点可进行残差计算。另外需要已知地图投影的类型，地方坐标和它的参数以及使用的地方椭球都是基于地图投影上的，由于这种方法将转换分成两个部分，与插值方法一样，平面点位和高程分别独立。这就意味着用于平面点位转换的点和高程转换的点不必是同一个点。由于平面点位转换使用经典3D转换方法，转换区域比插值方法大。适用区域的大小很大程度上受制于高程转换的精度。其基本操作步骤如下：1. 计算公共点的重心。2. 推算WGS84与地方椭球之间的平移参数。3. 地图投影应用于WGS84坐标点。4. 确定经典 2D转换参数。5. 建立高程插值模型。在平坦地

11、区及相对平坦的地区，地方坐标系统中得到的高程精度较好。那么构造一个精度比较良好的大面积高程转换模型并没有什么困难。包含的高程点越多，高程转换就越好。在大地水准面疑似起伏较大的地区。如果要求良好的转换高程，实施转换的区域必须大大地缩小。请注意：大地水准面的不规则起伏对点位的转换没有任何影响。优点: 地方高程的误差不影响平面点位转换 用来确定平面点位和高程转换的点不一定是同一个点 只要大地水准面/椭球差距保持连续并且不包含突变，在不知道大地水准面差距的情况下，高程转换方法也可以提供精确的高程转换模型。包含的高程点越多，模型就越好。缺点: 需要地方投影和地方椭球的信息。具体使用哪种方法因为所用方法将要完全根据地方的条件和信息，所以不能直接说使用哪一种方法。在徕卡RTK中主要就是经典3D、两步法和一步法。如果你想保持GPS测量结果独立并且有地方地图投影的信息，那么 经典3D 方法最合适，但必须知道控制点的平面和高程信息，并且精度都要高。区域范围没有限制。如果没有椭球和/或地图投影的信息，并且你想用已有的地方控制点使GPS测量结果纳入地方坐标系，那么 一步法 可能最合适，范围在10km10km。另外，如果有大量的公共点并且