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2000國家大地坐標系轉換方法和技巧(二)
作者:蘭冶工業設計研究院    發布于:2018-09-28 15:45:13    文字:【】【】【围棋启蒙班招生简章

四、1:1萬及1:5千基礎地理信息數據庫的轉換

  (一)1:1萬及1:5千格網點坐標轉換改正量計算

  1、1980西安坐標系坐標轉換改正量計算

  1:1萬以上大比例尺一般按(2°×3°)進行分區,并對每個分區向外擴充約20′,分別解算出各分區的轉換參數后,利用確定的轉換方法與轉換模型分別計算全國1:1萬及1:5千格網點的2000國家大地坐標系坐標B2000,L2000,進而求出各點的1980西安坐標系與2000國家大地坐標系的差值DB802000,DL802000(B2000-B80,L2000-L80),形成全國1:1萬及1:5千格網點的1980西安坐標系與2000國家大地坐標系的轉換改正量DB802000,DL802000。

  2、1954年北京坐標系坐標轉換改正量計算

  全國1954年北京坐標系向2000國家大地坐標系轉換改正量計算采用兩步法:首先計算1954年北京坐標系轉換向1980西安坐標系轉換改正量,其次計算1980西安坐標系向2000國家大地坐標系轉換改正量,最后將兩改正量疊加形成1954年北京坐標系向2000國家大地坐標系轉換坐標轉換改正量。

  ①1954年北京坐標系向1980西安坐標系轉換坐標改正量計算

  新舊坐標系統(1954年北京坐標系與1980年西安坐標系)的轉換

  大地坐標改正量計算公式:

  式中: △a,△e2分別為IAG-75橢球與克拉索夫斯基橢球長半徑,第一偏心率平方之差。即

  則各個點在1980西安坐標系中的大地坐標為:

  ● 根據轉換的B80,L80,采用高斯投影正算公式計算相應的高斯平面坐標 X80,Y80。

  ● 求取全國1:1萬以大比例尺格網點的轉換改正量

  ● 平差改正量的計算

  1954年北京坐標系所提供的大地點成果沒有經過整體平差,1980西安坐標系提供的大地點成果是經過整體平差的數據,所以新舊系統轉換還要考慮平差改正量的問題。計算平差改正量比較麻煩,沒有一定的數學模式,不同地區,平差改正量差別很大,在我國中部某些地區,平差改正量在1米以下,而在東北地區的某些圖幅則在10米以上。在實際計算中,在全國均勻地選擇一定數量的一、二等大地點,利用它們新(1980西安坐標系)舊(1954年北京坐標系)坐標系的坐標進行多種分析試算并剔除粗差點,然后分別計算它們的坐標差值,根據這些差值和它們的大地坐標分別繪制兩張平差改正量分布圖(即dX,dY分布圖),這樣在分布圖上可以直接內插出全國1:1萬以大比例尺格網點的平差改正量DX2,DY2。

  ● 根據全國1:1萬以大比例尺格網點的轉換改正量DX1,DY1和平差改正量DX2,DY2按下列公式計算1954年北京坐標系向1980西安坐標系轉換坐標轉換改正量DX,DY。

  ● 將DX,DY換算成1:1萬以大比例尺格網點大地坐標轉換改正量DB5480,DL5480。

  ②1954年北京坐標系向2000國家大地坐標系轉換坐標轉換改正量計算

  將全國1:1萬以大比例尺格網點的1954年北京坐標系向1980西安坐標系的轉換改正量DB5480與1980西安坐標系向2000國家大地坐標系的轉換改正量DB802000疊加,得到全國1:1萬以大比例尺格網點1954年北京坐標系向2000國家大地坐標系轉換的坐標轉換改正量DB542000。

即: DB542000=DB5480+DB802000

DL542000=DL5480+DL802000

  (二)1:1萬及1:5千DLG數據庫轉換

  轉換流程如圖1所示:

 

1 1:1萬及1:5千基礎地理信息數據庫轉換技術流程

  1、1954年北京坐標系下1:1萬、1:5千DLG數據庫轉換

  (1)每個圖幅的四個圖廓點坐標改正量選用1954年北京坐標系向2000國家大地坐標系轉換方法計算;

  (2)圖幅內各要素點的坐標改正量根據選用的本圖幅的四個圖廓點坐標改正量,按雙線性內插等方法計算;

  (3)根據圖幅四個圖廓點坐標改正量和圖幅內各要素點的坐標改正量,計算2000國家大地坐標系下的圖幅四個圖廓點坐標和圖幅內各要素點的坐標;

  (4)與周邊圖幅拼接;

  (5)按照2000國家大地坐標系下對應1:1萬、1:5千標準分幅計算新的公里格網數據,即添加2000國家大地坐標系下新的公里格網層;

  (6)完成圖廓更改、數據編輯、換帶接邊、拓撲重建;

  (7)對空間數據庫元數據相關條目進行更改;

  (8)數據入庫等數據后處理工作。

  2、1980西安坐標系下1:1萬、1:5千DLG數據庫轉換

  (1) 每個圖幅的四個圖廓點坐標改正量選用1980西安坐標系向2000國家大地坐標系轉換方法計算;

  (2)~(8)參照1954年北京坐標系到2000國家大地坐標系1:1萬、1:5千DLG數據庫轉換的對應步驟進行。

  (三)1:1萬及1:5千DRG數據庫轉換

  在保持原分辨率不變的情況下,利用逐格網糾正的方法進行數據轉換。

  1、1954年北京坐標系下1:1萬、1:5千DRG數據庫轉換

  (1)在2000國家大地坐標系下生成圖廓坐標及公里格網,逐公里格網點糾正1:1萬、1:5千DRG數據;

  (2)修改元數據相關條目;

  (3)修改相關的圖外整飾。

  2、1980西安坐標系下1:1萬、1:5千DRG數據庫轉換

  參照1954年北京坐標系到2000國家大地坐標系1:1萬、1:5千DRG數據庫轉換的對應步驟進行。

  (四)1:1萬及1:5千DEM數據庫轉換

  利用DEM生產過程中形成的矢量數據與DEM離散點數據完成數據轉換。

  1、1954年北京坐標系下1:1萬、1:5千DEM數據庫轉換

  (1)矢量數據與DEM離散點數據轉換方法;

  a、每個圖幅的四個圖廓點坐標改正量選用1954年北京坐標系向2000國家大地坐標系轉換方法計算;

  b、圖幅內各要素點的坐標改正量根據選用的本圖幅的四個圖廓點坐標改正量,按雙線性內插等方法計算;

  c、根據圖幅四個圖廓點坐標改正量和圖幅內各要素點的坐標改正量,計算2000國家大地坐標系下的圖幅四個圖廓點坐標和圖幅內各要素點的坐標;

  d、與周邊圖幅拼接。

  (2)構造TIN;

  (3)按相關規范或規定內插DEM;

  (4)對檢查點坐標文件進行點對點坐標轉換;

  (5)修改元數據條目。

  2、1980西安坐標系下1:1萬、1:5千 DEM數據庫轉換

  (1)每個圖幅的四個圖廓點坐標改正量選用1980西安坐標系向2000國家大地坐標系轉換方法計算;

  (2)~(5)參照1954年北京坐標系1:1萬、1:5千 DEM數據庫轉換的對應步驟進行。

  (五)1:1萬及1:5千DOM數據庫轉換

  原數據為航空或航天遙感獲取的黑白或彩色影像數據,是連續的灰度或RGB柵格數據,在轉換中應保持原影像分辨率。

  1、在原DOM上疊加相應坐標系統的內圖廓及公里格網,在2000國家大地坐標系下生成圖廓坐標及公里格網,逐公里格網點糾正1:1萬、1:5千DOM數據;

  2、轉換后,刪除內圖廓及公里格網;

  3、修改元數據相關條目。

  

五、相對獨立的平面坐標系統與2000國家大地坐標系建立聯系的方法

  (一)相對獨立的平面坐標系統控制點建立聯系的方法

  可通過現行國家大地坐標系的平面坐標過渡,利用坐標轉換方法將相對獨立的平面坐標系統下控制點成果轉換到2000國家大地坐標系下。

  選取相對獨立的平面坐標系統與2000國家大地坐標系的重合點的原則如下:擇優選取地方控制網的起算點及高精度控制點、周圍國家高精度的控制點,大中城市至少選取5個重合點(城外4個,市內中心1個);小城市在城市外圍至少選取4個重合點,重合點要分布均勻,包圍城市區域,并在城市內部選定至少6個均勻分布的重合點對坐標轉換精度進行檢核。

  建立相對獨立的平面坐標系統與2000國家大地坐標系聯系時,坐標轉換模型要同時適用于地方控制點轉換和城市數字地圖的轉換。一般采用平面四參數轉換模型,重合點較多時可采用多元逐步回歸模型。當相對獨立的平面坐標系統控制點和數字地圖均為三維地心坐標時,采用Bursa七參數轉換模型。坐標轉換中誤差應小于0.05米。

  (二)相對獨立的平面坐標系統下數字地形圖轉換

  采用點對點轉換法完成相對獨立的平面坐標系統下數字地形圖到2000國家大地坐標系的轉換,轉換后相鄰圖幅不存在接邊問題。具體步驟如下:

  利用控制點的轉換模型和參數,對相對獨立的平面坐標系統下數字地形圖進行轉換,形成2000國家大地坐標系地形圖。

   根據轉換后的圖幅四個圖廓點在2000國家大地坐標系下的坐標,重新劃分公里格網線,原公里格網線刪除。

  根據2000國家大地坐標系下的圖廓坐標,對每幅圖進行裁剪和補充。

  

六、坐標轉換方法

  (一)坐標轉換模型

  1、二維七參數轉換模型

其中:

△B,△L---同一點位在兩個坐標系下的緯度差、經度差,單位為弧度,

△a,△f ---橢球長半軸差(單位米)、扁率差(無量綱),

△X,△Y,△Z ---平移參數,單位為米,

εx,εy,εz---旋轉參數,單位為弧度,

m---尺度參數(無量綱)。

  2、平面四參數轉換模型

  屬于兩維坐標轉換,對于三維坐標,需將坐標通過高斯投影變換得到平面坐標再計算轉換參數。

  平面直角坐標轉換模型:

  其中,x0,y0為平移參數,α為旋轉參數,m為尺度參數。x2,y2為2000國家大地坐標系下的平面直角坐標,x1,y1為原坐標系下平面直角坐標。坐標單位為米。

  

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