[发明专利]坐标转换模型适用性判别方法

说明书

技术领域

本发明涉及大地测量和工程测量技术领域，特别涉及一种坐标转换模型适用性判别方法。

背景技术

我国疆域辽阔，地形复杂，当前大多数城市独立坐标系统是上个世纪五六十年代以国家参心坐标系为基础建立的，受当时技术条件限制及控制点精度影响，难以满足当前经济建设需求。

国家参心坐标系(54系和80系)控制网受当时科技水平限制，大地控制点的相对精度为10^-6，而随着社会经济的发展，科技水平的进步，CGCS2000即2000国家大地坐标系设计的城市独立坐标系的启用为建立高精度独立坐标系提供了契机与平台，大地控制点的相对精度为10^-7～10^-8。两者坐标系相互转换，由于各自精度不同，对转换产生的坐标有不同的要求：

1)当CGCS2000大地坐标系向国家参心坐标系转换时，属于高精度成果向低精度转换。如果转换坐标达到高精度，与国家参心坐标系成果的很难有高符合性。

2)当国家参心坐标系坐标向CGCS2000转换，属于低精度成果向高精度转换，通常要求转换坐标尽可能与CGCS2000坐标符合。

当采用重合点和转换模型进行坐标转换时，重合点精度和数量一定情况下，转换坐标特性只能通过不同模型来反映。而获得坐标转换模型特性，才能便于选择最佳转换模型，达到转换坐标的高精度或高符合性。但是现有技术中涉及的坐标转换，均没有考虑转换重合点成果的精度，而是依靠转换残差大小来确定转换模型，转换残差是在相同坐标系下重合点的回代误差，大多数情况反映是符合误差，而不是转换坐标精度。

发明内容

针对现有技术中缺少考虑转换重合点成果的精度坐标转换的上述缺陷和问题，本发明实施例的目的是提供一种更好的坐标转换模型适用性判别方法，从而可根据需求选择适合的转换模型，保证转换坐标的精度，避免了庞大转换工作量。

为了达到上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种坐标转换模型适用性判别方法，其特征在于，步骤如下：

Q1：利用CGCS2000大地坐标系与国家参心坐标系坐标的边长差和方位角差模型，对常用转换模型产生转换坐标进行比较；利用相同坐标系下的重合点的回代误差所计算出的转换残差，评定转换坐标的精度；

Q2：根据其变化量大小和变化趋势，利用边长差和方位角差检验分析转换模型特性：

以高精度CGCS2000大地坐标系计算平面边长和方位角作为参照值，将国家参心坐标系的边长和方位角与其比较，通过变化量大小反映模型的特性；

对于相对不大范围，当转换坐标与CGCS2000大地坐标系具有相同精度时，其平面边长差和方位角差极小，接近一个常数；具体是以边长差和方位角差的最大相差和振幅来反映转换坐标特性；最大相差是指最大边长差与最小边长差之差，反映最大波动差；振幅是指离开平均值位置的最大距离边长差；以每千米边长差作为衡量单位，计算公式如下：

边长差最大相差：Δd_max＝max(Δd_i)-min(Δd_i)

边长差振幅：

其中，边长差Δd_i＝(d_2k-d_独)×1000/d_2k

方位角差最大相差：ΔT_max＝max(ΔT_i)-min(ΔT_i)

方位角差振幅：

其中，方位角差ΔT_i＝T_2k-T_独；

Q3：用同一地区两期GPS控制网数据进行验证，通过图表反映出转换模型的特性：利用同一地区、不同时期两次GPS控制网数据，通过CGCS2000大地坐标系与国家参心坐标系转换，验证转换坐标特性；

两次转换选取的重合点及坐标各不同，第一次国家参心坐标系选用低精度三角测量坐标，第二次选用第一次产生的转换坐标；当高精度成果向低精度转换，转换坐标具有高精度，第二次转换为两个高精度坐标之间进行，产生转换坐标为高精度，具体表现为转换残差较小，转换前后形成的边长差和方位角差极为接近，否则，转换坐标为低精度。

作为上述技术方案的优选，在Q1步骤中，坐标转换数学模型选用为：Bursa三维七参数模型：