利用TGO软件进行点校正求解坐标转换参数的方法

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  【摘 要】坐标转换包括大地坐标与空间直角坐标之间的相互转换、大地坐标与高斯平面坐标的相互转换、换带计算、国家不同坐标系统之间的坐标相互转换、以及国家坐标与地方独立坐标之间的相互转换。本文详细介绍了如何利用TGO软件中点校正来求解坐标转换参数的方法,可供测绘界同仁在工作中加以参考。
  【关键词】TGO 点校正 坐标转换参数
  中图分类号:P228.4 文献标识码:A 文章编号:1009―914X(2013)35―466―01
  1 TGO软件简介
  TGO(Trimble Geomatics office)软件,是Trimble公司GPS静态数据后处理和管理软件。与大家非常熟悉的GPSurvey软件相比,它增加了DTMLink(生成DTM和等高线图)和RoadLink(道路设计放样等)程序模块,改进成一个整体的、全能的、纯Windows界面的测量数据处理软件。TGO软件可以处理所有的原始测量数据和其他品牌的GPS数据(RINEX)还有传统光学测量仪器采集的数据以及激光测距仪的数据。
  TGO软件在数据的导入、检查和处理方面,既能做到高效快捷,又能保证质量可靠。数据的存储,采用Microsoft的数据库文件格式,用户可以很方便的查询、编辑或生成各种报告。
  TGO软件能把野外数据的采集和第三方的设计、CAD和GIS软件有机的结合在一起,提供无缝连接。数据可以用多种不同的格式输出,其它道路设计或建筑设计软件的数据也可以很方便地输出到TSC1控制器,进行野外放样。
  TGO软件给项目新增的流水线工作、文本和注记等功能,并没有影响WAVE基线解算和网平差的高效性能。支持完全编辑、图层注记和多种绘图仪。为高精度的GIS数据采集、TGO软件同样提供了建立GIS属性特征库的工具。
  TGO软件的RoadLink模块,可以完成从道路的勘测、任何标准的道路设计及数据放样等全部工作,并提供详尽的辅助功能:生成道路纵、横断面图,土方量计算等。
  TGO软件可以生成专业化的、标准HTML格式的成果报告,信息量大,用户可用任何字处理软件或web浏览器来快速阅读或跳转查询。
  TGO软件中卓越的QA/QC功能,保证了测量成果总是高标准、高可靠性。同时TGO软件也提供常用的CAD功能。
  TGO主要功能是GPS基线处理、网平差。但它包含的其它功能目前没有得到广泛应用,例如各种测量数据导入与导出、坐标转换参数等,本文重点对利用点校正求解坐标转换参数进行分析研究,总结出简单实用的转换方法,希望与测绘同仁共享。
  2 GPS静态测量概念
  GPS静态测量是利用GPS卫星的载波相位进行静态相对定位测量,以获得高精度的基线测量结果。在GPS测量中,最常用的静态定位模式是相对定位。所谓GPS静态定位是指:在进行GPS定位时,认为在整个观测过程中,接收机天线的位置相对于地球保持不变;而在数据处理进,则将接收机天线的位置作为一个不随时间变化的量。而相对定位则指的是在进行GPS定位时,多台接收机进行同步观测,采集同步观测数据;在数据处理时,则利用这些同步观测数据,计算出同步观测站之间的相对位置(坐标差/基线向量)。
  其具体观测模式为多台接收机在不同的测站上进行静止同步观测,时间从几分钟到长年不间断不等。接收机测定在观测期间到卫星的伪距和载波相位等观测值,并记录在相应的存储器中。观测结束后,将观测值传输到计算机中进行处理;数据处理过程一般包括基线处理、网平差、坐标转换和高程转换,最终求出高精度的网点坐标。
  目前,GPS静态定位被广泛地用于大地测量、工程测量、地籍测量、物探测量及各种类型的变形监测等。在这些应用中,主要还是用于建立各种级别、不同用途的控制网。与常规方法相比,GPS在布设控制网方面具有测量精度高、选点灵活、费用低、全天侯作业、观测时间短等特点。
  3 坐标转换参数介绍
  GPS卫星星历是以WGS-84坐标系(经纬度坐标系)为根据而建立的,GPS定位是在WGS-84椭球下进行的,GPS定位系统采用的WGS-84大地坐标系,属于协议地心坐标系,而我国目前应用的地形图却属于1954年北京坐标系或1980年国家大地坐标系,都是基于克拉索夫斯基椭球,为参心坐标系。由于两者的原点位置与坐标轴的指向不同,同时存在着平移和旋转的关系(WGS84坐标系与我国应用的坐标系之间约有80—120米的差值),所以,根据情况需要将GPS观测的WGS84坐标转换为国家平面坐标(如北京54或者西安80坐标)。不同坐标系统的转换本质上是不同基准间的转换,不同基准间的转换方法有很多,其中,最为常用的是七参数转换法和三参数转换法。
  七参数和三参数是两种不同的变换模型,七参数是指两个不同的空间直角坐标系进行转换的七个参数:x平移量,y平移量,z平移量,三个欧勒角旋转(x旋转角,y旋转角,z旋转角),以及一个两套坐标系统的尺度比。三参数就是没有旋转和尺度比,只有三个平移量。一般情况下,在比较平坦的地区,小于100平方公里的测区内可以只使用三参数,当更大范围或者地形起伏大的地区需要使用七参数。
  4 点校正求解坐标转换参数
  点校正求取区域地方坐标转换参数的过程及步骤如下:
  选择TGO主菜单“测量(U)”菜单的下拉菜单“GPS点校正(S)”,将会弹出GPS点校正窗口,在GPS点校正的窗体中,除设置比例尺为(F)外,能够勾选的方框都需要勾选,然后用鼠标点击“点列表(L)”按钮,出现GPS点校正-点列表窗口。
  在该界面中,正确输入参加计算参数的所有点的WGS-84坐标和地方网格坐标名称(见图1),选择每个点的控制类型,如平面和垂直、只有平面、只有垂直。然后点击“确认”按钮。然后在图2中点击“计算”按钮,即可求解出坐标转换参数。
  点击图2中的“坐标系统(Y)”或“报告(R)”按钮,可查看点校正结果。也可以在资源管理器中打开C:\Trimble Geomatics office\Project(项目)\zhnj(自己建的项目名称)\Reports\校正(说明:该路径视软件安装路径而定),查看“校正.html”得到点校正结果。
  5 结束语
  在测量的坐标转换中,一般采用七参数模型,而在测量的坐标转换过程中,由于,作业中不可能利用较多的已知点进行计算,以求得最佳的坐标转换参数;另一方面,它又要求实时地进行转换,即提供的数据应是所要求的当地坐标。此时,求解坐标转换参数便是技术在测量中能够广泛应用的关键。TGO软件中用点校正求解坐标转换参数,方法可靠、操作简单,实时快速,实现起来非常容易。而且转换出的数据以文件保存,可以直接导入数字测图软件或GIS软件,便于直接成图。随着GPS的日益普及,利用GPS数据处理软件的点校正功能解决测量中的实际问题,具有广阔的应用前景。
  参考文献:
  [1]王勇军,浅谈TGO计算地方独立坐标系方法,《中小企业管理与科技》,2009年9月;
  [2]于亚杰,王敬泉,李立峰,利用Trimble Geomatics Office实现坐标转换方法的探讨,《矿山测量》,2013年1期;
  [3]魏二虎,黄劲松,GPS测量操作与数据处理,武汉大学出版社,2004年6月。
  作者简介:
  刘琦,1977年12月出生,男,汉族,籍贯:河南省三门峡市,1999年7月毕业于三门峡工学院,电气技术专业,现供职于黄河水利委员会三门峡库区水文水资源局,学位无,职称:助工。
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