TGO軟件在基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用

李冰　李坤　吳成群

摘要:提出了在TGO軟件中利用Coordinate System Manage組件建立新基準(zhǔn)的基本方法。闡述了利用TGO軟件進行基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換參數(shù)求解及批量點校正的一般步驟。根據(jù)工程實例進行了分析,驗證了該軟件在基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及點校正應(yīng)用中的具有高效、高精度的特點。同時,就測點與公共點之間距離對測點精度的影響進行了分析。

關(guān)鍵詞:TGO基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換點校正

中圖分類號:P228.4 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(c)-0085-02

1 引言

全球定位系統(tǒng)測量得到的數(shù)據(jù)是基于WGS84橢球基準(zhǔn),而我國在建國以后建立的1954北京坐標(biāo)系及1980西安坐標(biāo)系也分別采用了不同的參考橢球作為基準(zhǔn)。地面上的同一點在不同基準(zhǔn)下,其三維坐標(biāo)會完全不同。因此,在工程中經(jīng)常會遇到基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的問題。[1-3]

TGO是美國天寶公司開發(fā)的對GPS數(shù)據(jù)進行管理和處理的綜合系統(tǒng)。該軟件在GPS基線處理、網(wǎng)平差方面功能強大。同時,該軟件還兼具基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及點校正模塊,可以快速求得基準(zhǔn)間轉(zhuǎn)換參數(shù)。其導(dǎo)入、導(dǎo)出模塊可以保證該軟件可以同時對多點進行點校正。這些功能在大批量單點定位、導(dǎo)航數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及GPS RTK數(shù)據(jù)后處理方面是非常有利的。

2 基準(zhǔn)與坐標(biāo)系的確定

根據(jù)項目情況確定基準(zhǔn)、坐標(biāo)系、基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換方法。如果需要得到測點的平面坐標(biāo),還需確定投影方法、中央子午線、坐標(biāo)軸加常數(shù)等信息。下面以將WGS84坐標(biāo)系下測點大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為北京54坐標(biāo)系下平面坐標(biāo)為例,來說明TGO1.63軟件進行基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及批量點校正的方法。

TGO軟件不包含有北京54坐標(biāo)系基準(zhǔn)信息,首先需要添加其基準(zhǔn)信息。

(1)在TGO菜單主菜單下選擇功能子菜單,進入坐標(biāo)管理器(Coordinate System Manage)。(2)增加橢球,輸入名稱(beijing54),長半軸(6378245)、扁率(298.3)。短半軸及偏心率由軟件自動計算得出。(3)增加基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換,選擇創(chuàng)建新的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換組。輸入“beijing54”。(4)增加坐標(biāo)系統(tǒng)組,輸入“beijing54”。(5)增加坐標(biāo)系統(tǒng),選擇橫軸墨卡托投影,選擇“beijing54”,在投影屬性對話框中輸入測區(qū)中央子午線經(jīng)度、橫軸加常數(shù)(500km)、尺度比(1)等參數(shù)。[4]

3 計算基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換參數(shù)

新建立的項目的坐標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)與實際工程項目坐標(biāo)系統(tǒng)相一致,仍假定其坐標(biāo)系統(tǒng)為北京54坐標(biāo)系。在新建項目時,選擇其坐標(biāo)系統(tǒng)為在坐標(biāo)管理器中新建的“beijing54”坐標(biāo)系。應(yīng)用插入點功能插入同時具有北京54坐標(biāo)及WGS84坐標(biāo)的公共點坐標(biāo)值。公共點的坐標(biāo)值應(yīng)該具有較高的精度,較低的公共點精度會導(dǎo)致求得的參數(shù)精度降低。對于三參數(shù)轉(zhuǎn)換來說,至少需1個公共點,七參數(shù)轉(zhuǎn)換需3個公共點。

插入點時,需分別插入點的兩套坐標(biāo)值。例如,某公共點G1,其WGS84坐標(biāo)值為:

B:40°52′21″,L:107°12′29″,H:1040.8;北京54坐標(biāo)為:X:4526754.0,Y:433211.5,H正常:1032.3。將該點的兩套坐標(biāo)值視為兩個點分別進行插入。插入點W1,其坐標(biāo)值為WGS84坐標(biāo)系下大地坐標(biāo)值;插入點B1,其坐標(biāo)值為北京54坐標(biāo)系下平面坐標(biāo)值。將所有公共點按照以上方法插入后,便可進行轉(zhuǎn)換參數(shù)的計算。其步驟為:

(1)打開測量菜單,選擇點校正菜單。打開“GPS點校正”對話框。

(2)勾選基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換復(fù)選框,選擇三參數(shù)或七參數(shù)轉(zhuǎn)換。打開“點列表”對話框。

(3)輸入第一個公共點GPS點名,GPS點經(jīng)緯度及高度自動顯示;輸入網(wǎng)格點名,北坐標(biāo)、東坐標(biāo)及高程自動顯示。依次輸入所有公共點后確認(rèn)。返回“點校正”對話框

(4)點擊計算。求得坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)后,可點擊報告命令按鈕查看所求得的參數(shù)。如（圖1）所示。

4 批量點校正

進行批量點校正的關(guān)鍵問題在于批量數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、導(dǎo)出。根據(jù)數(shù)據(jù)集的格式,可以選擇不同的導(dǎo)入導(dǎo)出格式。以自定義格式為例來說明數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、導(dǎo)出方法。

在主程序的文件菜單下,選擇“導(dǎo)入”,打開“導(dǎo)入”對話框,如（圖3）所示。選擇“自定義”菜單,選擇“新建格式”,打開“定義ASCⅡ?qū)敫袷健薄８鶕?jù)已有數(shù)據(jù)文件的類型,輸入自定義格式的類型。具體格式形式在“格式體”一欄中編輯。例如,已有數(shù)據(jù)文件類型為逗號分隔的文本文檔。需輸入自定義格式名稱,缺省擴展名填寫“txt”,格式體填寫“[名稱],[WGS 緯度],[WGS 經(jīng)度],[WGS 高程]”。確認(rèn)后,導(dǎo)入待校正點的坐標(biāo)文件。選擇“測量”菜單選擇“點校正”,進行計算。計算后可批量導(dǎo)出校正后點的坐標(biāo)文件。其導(dǎo)出方法與導(dǎo)入方法類似。

5 實例分析

選用內(nèi)蒙古巴彥淖爾市某一水源地工程數(shù)據(jù)進行分析。在該水源地調(diào)查中,分別采用了RTK及手持GPS接收機測量了100km2內(nèi)300余個井位的坐標(biāo)。選取63個點作為分析對象,對手持機采用單點定位方法采集的WGS84大地坐標(biāo)數(shù)據(jù)進行點校正,RTK采集的北京54平面坐標(biāo)作為真值進行分析。測點與G1點的距離最遠為12km左右,最近為2km左右。點位分布如(圖3)所示。

手持GPS接收機采用麥哲倫探險家210,設(shè)定其基本參數(shù)為:衛(wèi)星截止高度角15°,觀測有效衛(wèi)星總數(shù)≥4顆,基準(zhǔn)為WGS84橢球。觀測時間10秒。測定60余個點位的WGS84坐標(biāo)系下的經(jīng)、緯度。之后利用測區(qū)內(nèi)已有的三個高精度控制點G1、G3、G8點作為公共點進行三參數(shù)的求解。求解模型為Molodensky模型。求解得到的三參數(shù)如(表1)所示。

批量導(dǎo)入待校正點,進行點校正后批量導(dǎo)出。(圖4)為按照與G1點距離增大的順序排列的實驗點點位誤差分布圖。從圖中可以看出隨著與公共點距離的增大,點位誤差沒有明顯的增大趨勢。總的點位中誤差為11.7m,與該儀器的標(biāo)稱精度7m略有增大,分析其原因是由于觀測時間較短并且有部分點的觀測條件較惡劣造成的。在該實驗區(qū)內(nèi)(100km2),測點精度沒有受到其與公共點距離的影響。

6 結(jié)語

利用TGO軟件進行基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換及批量點校正是十分便捷的,在公共點較多的情況下可軟件可通過最小二乘法進行參數(shù)的求解。該軟件在GPS單點定位及GPS RTK數(shù)據(jù)后處理方面有其特有的優(yōu)勢。并且其轉(zhuǎn)換精度是較高的。

參考文獻

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