坐標轉換演算法
㈠ 請教大地坐標和經緯度坐標轉換的演算法
你的問題應該是高斯平面直角坐標和大地坐標(經緯度)之間的轉換,也就是高斯正算和高斯反算。網路裡面用「高斯正算」 「高斯反算」搜索,網路文庫中有詳細的文檔以及計算公式。
㈡ 在百度地圖api,經緯度怎麼轉換成百度坐標
坐標轉換服務
坐標轉換介面說明
將其他坐標系轉換到網路坐標系。介面樣例如下:
http://api.map..com/ag/coord/con...
參數說明:
x/y:經緯度坐標
from/to:決定轉換效果,具體參數天填充如下:
坐標系 參數
WGS-84坐標系(GPS) from=0,to=4
GCJ-02坐標系(谷歌、soso、搜狗) from=2,to=4
51地圖坐標系 (需要先將51地圖坐標除10000)from=2,to=4
mapbar坐標系 需要先調用後面的轉換演算法,得到WGS84坐標,再使用:from=0,to=4
返回結果:
json數組,error表明錯誤號,x、y是經過base64加密的字元串,需要自反解
附:mapbar坐標轉換演算法,輸入為mapbar坐標,輸出為gps坐標(js代碼描述)
function mapBar2WGS84(x,y){
x = parseFloat(x)*100000%36000000;
y = parseFloat(y)*100000%36000000;
x1 = parseInt(-(((Math.cos(y/100000))*(x/18000))+((Math.sin(x/100000))*(y/9000)))+x);
y1 = parseInt(-(((Math.sin(y/100000))*(x/18000))+((Math.cos(x/100000))*(y/9000)))+y);
x2 = parseInt(-(((Math.cos(y1/100000))*(x1/18000))+((Math.sin(x1/100000))*(y1/9000)))+x+((x>0)?1:-1));
y2 = parseInt(-(((Math.sin(y1/100000))*(x1/18000))+((Math.cos(x1/100000))*(y1/9000)))+y+((y>0)?1:-1));
return [x2/100000.0,y2/100000.0];
}
限制 每秒訪問少於50次
示例
利用JSONP的方式,進行跨域訪問。示例鏈接:
http://dev..com/wiki/static/map/...
批量坐標轉換介面(高級)
介面參數說明:
1.單組坐標轉換與以前請求的url格式不變
2.批量坐標轉換請求url多加一個參數『mode』,當mode=1時請求批量坐標轉換介面,當mode為其他值時請求單組坐標轉換介面。
參數中每組x坐標間以逗號分隔,每組y坐標間以逗號分隔。如:
http://api.map..com/ag/coord/con...
3.批量坐標轉換坐標組數上限為20個,超過20個則只返回20個結果
返回結果說明:
1.數據以json格式返回
2.單組坐標轉換返回格式與之前相同
3.批量坐標轉換返回格式:
[{"error":0,"x":"NDAuMDA2NjY4MzUzNTg3","y":"MTE2LjAwNTkyMzYyNTU1"},{"error":0,"x":"NTAuMDA2Njc1NDk5OTY3","y":"MTE3LjAwNTkyNDk5OTg1"}]
批量轉換限制
每秒訪問少於50次,一次20個。
批量示例
利用JSONP的方式,進行跨域訪問。示例鏈接:
http://dev..com/wiki/static/map/...
㈢ 年北京坐標系與西安坐標系的轉換方法
在礦業權實地核查准備工作階段,收集到的地質、測繪等相關資料、圖件和礦業權登記數據中,所涉及的地理數據可能是不同大地坐標系下的坐標數據。從實際情況來看,礦業權拐點坐標大多採用的是1954年北京坐標系,礦區已有的測量控制點和測量資料多數採用的也是1954年北京坐標系。本次礦業權實地核查測量工作採用的是1980西安坐標系,在實地測量和數據整理中涉及1954年北京坐標系與1980西安坐標系的轉換。下面簡要介紹二者之間轉換的理論與方法。
(一)高斯投影正算和反算
將大地坐標換算為平面直角坐標,叫做高斯投影正算,是在同一橢球中進行,不存在誤差。其常用量定義和公式如下:
a為橢球長半軸
b為橢球短半軸
f為橢球扁率
e為第一偏心率
e'為第二偏心率
全國礦業權實地核查技術方法指南研究
B為緯度,單位為弧度
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M為子午圈曲率半徑
N為卯酉圈曲率半徑
子午線弧長X
設有子午線上兩點p1和p2,p1在赤道上,p2的緯度為B,p1、p2間的子午線弧長X計算公式:
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例如,1980西安坐標系a=6378140,e2=0.006694385,A'=1.005052506,B'=0.002531556209,C'=2.656901555E-06,D'=3.470075599E-09,E'=4.916542167E-12,F '=7.263137253E-15,G'=1.074009912E-17以B=30°弧度值0.5235987756為例,在Y=0時算得X=3320114.946。
當Y≠0,l≠0時則需要採用下列積分和逐次趨近的方法。
(1)高斯正算公式(利用點的經緯度計算XY坐標)
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(2)高斯反算公式(利用點的XY坐標計算經緯度)
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(3)底點緯度Bf迭代公式
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直到Bi-1-Bi小於某一個指定數值,即可停止迭代。
式中
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國家測繪局經過改進,將7個系數改為5個算出各橢球的值,採用公式如下:
(1)高斯投影正算(B,L→x,y)
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式中:X0=C0B-cosB(C1sinB+C2sin2B+C2sin5B+C4sin7B)
m0=lcosB
l=L-中央子午線經度值(弧度)
L,B為該點的經緯度值。
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式中:t=tanB,η2=e'2cos2B,
C,C0,C1,C2,C3,C4,e2為橢球常數
(2)高斯投影反算(x,y→B,L)
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式中:t=tanBf,η2=e'2cos2Bf,
各坐標系橢球常數如表4-1。
表4-1 各大地坐標系橢球常數
國家測繪局採用的公式編程更加容易,高斯投影的正算、反算因為是在同一橢球下進行,公式是嚴密的,不存在誤差,電算操作非常方便。現在網上很多軟體有這種功能。度、分、秒輸入使用小數形式,小數點前面是度,小數點後前兩位為分,後兩位為秒,再後面為秒的十進制小數。如25.23451124其值為25°23′45.1124″,正反算已經成了非常簡單的事。高斯正算、反算必須考慮到橢球參數,橢球不同結果是不同的。必須考慮到中央子午線位置。因為各帶中都有重復點,本次實地核查要求使用3度帶,所有Y坐標必須帶有3°帶的帶號,不允許使用獨立坐標系或假定坐標系。
(二)參心坐標與空間直角坐標的關系
空間直角坐標X、Y、Z與大地坐標B、L、H間的關系表示如下:
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大地坐標B、L、H 與空間直角坐標X、Y、Z間的關系表示如下:
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式中
在轉換中對於不知道橢球高的控制點可將控制點的大地高置為0,放在橢球面上計算,三維就變成二維,其效果更好。
(三)坐標系統轉換
1954年北京坐標系與1980西安坐標系的轉換通常有兩種方法:四參數轉換法和七參數轉換法。
1.四參數轉換法
所謂四參數轉換是兩個平移參數,一個旋轉參數,一個尺度比。不考慮什麼橢球,在小范圍內按平面坐標直接平移、旋轉、縮放。最少條件是兩個公共點,多公共點時可以使用最小二乘法,刪除殘差大的點。這在區域面積小的情況下是可以的,一般不宜超過40平方千米。四參數轉換模型如下:
x2=Δx+x1(1+m)cosa-y(1+m)sina
y2=Δx+x1(1+m)sina-y(1+m)cosa
2.七參數轉換法
該方法適用於橢球間的坐標轉換。其實質是原橢球空間直角坐標(X1,Y1,Z1)與新橢球空間直角坐標(X2,Y2,Z2)間的轉換。橢球間的坐標轉換至少需要3個公共點,解算七參數。轉換公式採用的是布爾莎公式,法方程的解算採用高斯消元法。高斯消元法,是線性代數中的一個演算法,可用來為線性方程組求解,求出矩陣的秩,以及求出可逆方陣的逆矩陣。當用於一個矩陣時,高斯消元法會產生出一個「行梯陣式」。高斯消元法可以用在電腦中來解決數千條等式及未知數。迭代法較消元法的殘差大。
橢球間的坐標轉換適用基於橢球的參心(地心)坐標系間的轉換,而不適用於基於平面的獨立坐標系間以及獨立坐標系和參心(地心)坐標系間的轉換。基於橢球的坐標轉換中(七參數),橢球→橢球的轉換實際上是在空間直角坐標系中完成的。完整的變換過程如下(以「平面→平面」為例):(x1,y1,H1)→(B1,L1,H1)→(X1,Y1,Z1)→(X2,Y2,Z2)→(B2,L2,H2)→(x2,y2,H2)。首先把直角坐標系下的直角坐標,原公共點中的1954年北京坐標轉換成2000國家大地經緯度坐標,再轉換為1954年北京坐標系的參心坐標,公共點的1980西安坐標做同樣轉換。利用兩個橢球的參心(地心)坐標求得轉換參數,利用該參數直接將1954年北京坐標系下的坐標轉換成1980西安坐標系下的坐標。在上述過程中,高程H1、H2是大地高(橢球高)。大地高=正常高+測區高程異常。如果不需要轉換高程的話,可以將高程和高程異常全部置為0。不可將1954年北京坐標系坐標所帶的正常高直接代入。
七參數的轉換模型如下:
(1)七參數轉換模型
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式中:ΔB,ΔL為同一點位在兩個坐標系下的緯度差、經度差(弧度);
a,Δf為橢球長半軸差(米)、扁率差(無量綱);
X,ΔY,ΔZ為平移參數(米);
εx,εy,εz為旋轉參數(弧度);
m為尺度參數(無量綱)。
最少3個公共點可以解求出七個參數。
(2)三維七參數轉換模型
全國礦業權實地核查技術方法指南研究
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式中:ΔB,ΔL,ΔH為同一點位在兩個坐標系下的緯度差(弧度)、經度差(弧度)、大地高差(米);
ρ為一個弧度的秒值,180×3600/π弧度/秒;
a為橢球長半軸差(米);
f為扁率差(無量綱);
X,ΔY,ΔZ為平移參數(米);
εx,εy,εz為旋轉參數(弧度);
m為尺度參數(無量綱)。
最少3個公共點可以解求出七個參數。
七參數適用於整個測區的轉換,面積小於2000平方千米的可以一次轉換完成,面積大的可以分區轉換,各分區之間應選公共點,以保證數據的接邊精度。關於殘差,國家規定以1∶2000圖為例,殘差為圖上0.1毫米即實地20厘米,超過3倍中誤差的點刪除。為了保證礦業權礦界拐點轉化的精度,本次礦業權實地核查規定殘差超過實地0.1米一般不宜使用,實際上比國家規定的精度嚴,相當於國家規定的1/6。
(四)利用坐標轉換軟體進行坐標轉換
以上介紹了1954年北京坐標系和1980西安坐標系轉換的理論,在實際轉換時可以採用相關的軟體來完成。目前,市場上有多種坐標轉換軟體可供選擇。在選擇軟體時,應注意部分軟體轉換的精度可能達不到本次礦業權實地核查的要求。下面以經天測繪技術公司開發的測量計算工具包軟體V4.05為例,介紹坐標轉換方法。
該軟體界面如圖4-3。該軟體可以進行高斯正算、高斯反算、坐標換帶、橢球間的轉換,可以批量導入,可以保存數據、保存公共點,包括了坐標轉換所需的相關計算功能。另外,該軟體還能實現2000國家大地坐標系與1954年北京坐標系、1980西安坐標系、WGS-84坐標系以及獨立坐標系的轉換。
圖4-3 經天測繪技術公司開發的測量計算工具包軟體界面
坐標系統變換,可以採用平面坐標轉換中的多公共點相似變換和橢球坐標轉換。小面積可以採用多公共點相似變換。限制在400平方千米左右,不超過1 幅1∶50000圖。它與中央子午線無關、高程需要置為0,計算參數的輸入文件為文本文件,格式為:
點號,原X 坐標,原Y坐標,新X 坐標,新Y坐標
需要轉換的輸入文件格式為:
點號,原X 坐標,原Y坐標
參數計算點數不超過30個,文件可以導入,公共點可以保存,參數也可以保存。轉換坐標可以導入,轉換後的坐標可以保存。需要注意的是,轉換坐標的位數與計算參數的坐標位數應一致。計算參數不使用帶號,轉換後坐標也沒有帶號。圖4-4中的算例X捨去前4位,Y捨去前3位。
圖4-4 多公共點平面相似變換窗口
面積較大的測區應使用7參數轉換。在橢球間坐標轉換開關下,有平面-平面、大地-平面、平面-大地、大地-大地4個子開關。對於采礦權,可使用平面-平面;對於探礦權,使用大地-大地,小數後位數較多,根據需要可將尾部刪去。輸入文件的格式與上述相同,需要輸入中央子午線,Y坐標不加帶號,在不知道1954年北京坐標、1980西安坐標的橢球高的情況下,可在高程欄輸入0,測區高程異常輸入0,探礦權是大地坐標格式,小數點前3位為°,後2位為′,3、4位為″,後面為十進制的秒的小數,如108°33′15″8563,輸入108.33158563,由於控制點坐標是X、Y格式,可用高斯投影反算將控制點變為大地坐標格式。或是使用高斯坐標正算把探礦權登記坐標轉換為直角坐標,計算完成後再使用高斯坐標反算將1980西安坐標轉換為2000國家坐標。圖4-5表示一個縣的采礦權轉換過程,Y坐標略去了前3位數。
圖4-5 橢球間平面坐標轉換窗口
需要注意的是,該軟體沒有採用軟體狗加密,但需要注冊才能用,採用機器碼注冊,一個軟體只能裝一台計算機專用。
㈣ CGCS2000(2000國家大地坐標系)與WGS-84的轉換演算法
在定義上,2000國家大地坐標系與WGS84是一致的,即關於坐標系原點、尺度、定向及定向演變的定義都是相同的。兩個坐標系使用的參考橢球也非常相近,唯有扁率有微小差異。而在實際點位表示時,僅考慮橢球的差異,兩者的結果是一致的,但因2000國家大地坐標系的坐標定義在2000年那一時刻,而大多數應用實際上是不同時間進行定位,因地球上的板體是在不斷運動的,不同時刻位於地球不同板塊上站點的實際位置是在變化的,已經偏離了2000年的位置。因此不同時間定位的得到的WGS84坐標不是嚴格意義下的2000國家大地坐標系。如基於當前框架當前歷元(如2009年)坐標值與2000國家大地坐標系的相比,最大差0.6m。但對於1:1萬以小比例尺的應用,可簡單近似地認為是同一坐標系。
㈤ 如何解決坐標轉換,坐標偏移
一、坐標體系
首先我們要明白,開發者能接觸到哪些坐標體系呢?
第一種分類:
1、 GPS,WGS-84,原始坐標體系。一般用國際標準的GPS記錄儀記錄下來的坐標,都是GPS的坐標。很可惜,在中國,任何一個地圖產品都不允許使用GPS坐標,據說是為了保密。GPS坐標形式如圖,度分秒形式的經緯度:
2、 GCJ-02,國測局02年發布的坐標體系。又稱「火星坐標」。在中國,必須至少使用GCJ-02的坐標體系。比如谷歌,騰訊,高德都在用這個坐標體系。GCJ-02也是國內最廣泛使用的坐標體系。
3、 其他坐標體系。一般都是由GCJ-02進過偏移演算法得到的。這種體系就根據每個公司的不同,坐標體系都不一樣了。比如,網路和搜狗就使用自己的坐標體系,與其他坐標體系不兼容。
第二種分類:
首先明白,所有坐標體系的原點,都是非洲。
1、 經緯度。這個是球面坐標,對於北京來說,就是(116.38817139.935961)這樣的坐標。比如騰訊、高德、網路都是這樣的經緯度坐標。谷歌是經緯度順序寫反的經緯度坐標。
如果是度分秒坐標,需要進行轉換,才能得到這樣的經緯度坐標。詳見坐標轉換。
2、 墨卡托坐標。平面坐標,相當於是直線距離,數字一般都比較大,像這樣的。(215362.00021333335 99526.00034912192)
墨卡托坐標,主要用於程序的後台計算。直線距離嘛,加加減減幾乎計算方便。
搜狗地圖API就是直接使用的墨卡托坐標。
二、坐標轉換
在各種web端平台,或者高德、騰訊、網路上取到的坐標,都不是GPS坐標,都是GCJ-02坐標,或者自己的偏移坐標系。
比如,你在谷歌地圖API,高德地圖API,騰訊地圖API上取到的,都是GCJ-02坐標,他們三家都是通用的,也適用於大部分地圖API產品,以及他們的地圖產品。
例外,網路API上取到的,是BD-09坐標,只適用於網路地圖相關產品。
例外,搜狗API上取到的,是搜狗坐標,只適用於搜狗地圖相關產品。
例外,谷歌地球,google earth上取到的,是GPS坐標,而且是度分秒形式的經緯度坐標。在國內不允許使用。必須轉換為GCJ-02坐標。
1、度分秒坐標轉換為經緯度
比如,在GPS記錄儀,或者google earth上採集到的是39°31'20.51,那麼應該這樣換算,31分就是31/60度,20.51秒就是20.51/3600度,結果就是39 + 31/60 + 20.51/3600 度。
2、 GPS轉換為GCJ-02坐標
谷歌,高德,騰訊的地圖API官網上,都不直接提供這樣的坐標轉換。如果要得到GCJ-02坐標,最好在他們的地圖上直接取點,或者通過地址解析得到。(這個工具我後續會貼出來的。我就愛干這樣的事情,哈哈。)
不過,在網上搜到了這樣的介面,該介面的type=1就是GPS轉到GCJ-02的墨卡托坐標。請大家對介面保密,哈哈。詳見:
3、GCJ-02與BD-09之間互轉
國測局GCJ-02坐標體系(谷歌、高德、騰訊),與網路坐標BD-09體系的轉換,在CSDN上有很詳細的講解:
不過也有更簡單的演算法,線性演算法(lat和lng是經緯度,球面坐標):
To_B是轉到網路,To_G是轉到GCJ-02。
var TO_BLNG = function(lng){return lng+0.0065;};
var TO_BLAT = function(lat){return lat+0.0060;};
var TO_GLNG = function(lng){return lng-0.0065;};
var TO_GLAT = function(lat){return lat-0.0060;};
4、經緯緯度轉成墨卡托
5、各家API公司坐標轉換介面的申請
㈥ 如何解決坐標轉換,坐標偏移的問題
一、坐標體系
首先我們要明白,開發者能接觸到哪些坐標體系呢?
第一種分類:
1、 GPS,WGS-84,原始坐標體系。一般用國際標準的GPS記錄儀記錄下來的坐標,都是GPS的坐標。很可惜,在中國,任何一個地圖產品都不允許使用GPS坐標,據說是為了保密。GPS坐標形式如圖,度分秒形式的經緯度:
2、 GCJ-02,國測局02年發布的坐標體系。又稱「火星坐標」。在中國,必須至少使用GCJ-02的坐標體系。比如谷歌,騰訊,高德都在用這個坐標體系。GCJ-02也是國內最廣泛使用的坐標體系。
3、 其他坐標體系。一般都是由GCJ-02進過偏移演算法得到的。這種體系就根據每個公司的不同,坐標體系都不一樣了。比如,網路和搜狗就使用自己的坐標體系,與其他坐標體系不兼容。
第二種分類:
首先明白,所有坐標體系的原點,都是非洲。
1、 經緯度。這個是球面坐標,對於北京來說,就是(116.38817139.935961)這樣的坐標。比如騰訊、高德、網路都是這樣的經緯度坐標。谷歌是經緯度順序寫反的經緯度坐標。
如果是度分秒坐標,需要進行轉換,才能得到這樣的經緯度坐標。詳見坐標轉換。
2、 墨卡托坐標。平面坐標,相當於是直線距離,數字一般都比較大,像這樣的。(215362.00021333335 99526.00034912192)
墨卡托坐標,主要用於程序的後台計算。直線距離嘛,加加減減幾乎計算方便。
搜狗地圖API就是直接使用的墨卡托坐標。
二、坐標轉換
在各種web端平台,或者高德、騰訊、網路上取到的坐標,都不是GPS坐標,都是GCJ-02坐標,或者自己的偏移坐標系。
比如,你在谷歌地圖API,高德地圖API,騰訊地圖API上取到的,都是GCJ-02坐標,他們三家都是通用的,也適用於大部分地圖API產品,以及他們的地圖產品。
例外,網路API上取到的,是BD-09坐標,只適用於網路地圖相關產品。
例外,搜狗API上取到的,是搜狗坐標,只適用於搜狗地圖相關產品。
例外,谷歌地球,google earth上取到的,是GPS坐標,而且是度分秒形式的經緯度坐標。在國內不允許使用。必須轉換為GCJ-02坐標。
1、度分秒坐標轉換為經緯度
比如,在GPS記錄儀,或者google earth上採集到的是39°31'20.51,那麼應該這樣換算,31分就是31/60度,20.51秒就是20.51/3600度,結果就是39 + 31/60 + 20.51/3600 度。
2、 GPS轉換為GCJ-02坐標
谷歌,高德,騰訊的地圖API官網上,都不直接提供這樣的坐標轉換。如果要得到GCJ-02坐標,最好在他們的地圖上直接取點,或者通過地址解析得到。(這個工具我後續會貼出來的。我就愛干這樣的事情,哈哈。)
不過,在網上搜到了這樣的介面,該介面的type=1就是GPS轉到GCJ-02的墨卡托坐標。請大家對介面保密,哈哈。詳見:
3、GCJ-02與BD-09之間互轉
國測局GCJ-02坐標體系(谷歌、高德、騰訊),與網路坐標BD-09體系的轉換,在CSDN上有很詳細的講解:
不過也有更簡單的演算法,線性演算法(lat和lng是經緯度,球面坐標):
To_B是轉到網路,To_G是轉到GCJ-02。
var TO_BLNG = function(lng){return lng+0.0065;};
var TO_BLAT = function(lat){return lat+0.0060;};
var TO_GLNG = function(lng){return lng-0.0065;};
var TO_GLAT = function(lat){return lat-0.0060;};
4、經緯緯度轉成墨卡托
5、各家API公司坐標轉換介面的申請
一般需要將您的公司名稱、項目名稱、項目簡介、聯系人和聯系方式,發郵件至地圖API公司的商務部,經過申請,才能使用。
下面是他們的聯系方式:
㈦ 測量員不會轉換坐標
測量員不會轉換坐標,有以下兩種方法。
1、轉換坐標系方法之平面校正+高程擬合參數的計算過程,首先要有至少兩組GNSS坐標和已知控制點坐標;
①先按照紅色箭頭的流程進行坐標轉換,當轉換到北京54平面投影坐標時,開始根據轉換得到的坐標和已知的控制點平面坐標進行計算四參數。
②再按照綠色箭頭流程進行高程傳遞,根據轉換得到的高和已知高計算出高程異常值,最後根據高程擬合演算法進行計算擬合參數。
其中這里的高程擬合方法包括:加權平均值法、平面擬合法、曲面擬合法、帶狀擬合法。
2、轉換坐標系方法之七參數+平面校正+高程擬合參數的計算過程,首先要確保至少三組GNSS坐標和已知控制點坐標;
①先按照紅色箭頭流程,左側WGS-84大地坐標轉換成WGS-84空間直角坐標,右側由地方控制點坐標直接通過逆投影轉換成北京54大地坐標,然後再轉成北京54空間直角坐標,最後通過至少三組WGS-84空間直角坐標和北京54空間直角坐標計算出七參數;
②再按照綠色箭頭流程,將已知GNSS坐標轉換成WGS-84空間直角坐標,再使用①流程計算出的七參數進行基準轉換成北京54空間直角坐標,並進一步轉換成北京54平面坐標,從而與地方平面坐標進行對比計算出四參數;
③最後按照藍色箭頭流程通過七參數和四參數進行坐標轉換,計算出高程異常值,進行高程擬合從而得到高程擬合參數。
轉換坐標系注意事項
單點計算:利用一個點的 WGS84 坐標和當地坐標可以求出 3 個平移參數,旋轉為零,比例因子為 1。在不知道當地坐標系統的旋轉、比例因子的情況下,單點校正的精度無 法保障,控制范圍更無法確定。因此建議盡量不要使用這種方式。
兩點計算:可求出 3 個坐標平移參數、旋轉和比例因子,各殘差都為零。比例因子至少在0.9999***至 1.0000****之間,超過此數值,精度容易出問題或者已知點有問題;旋轉的角度一般都比較小,都在度以下,如果旋轉上網路,就要注意是不是已知點有問題。
三點計算:三個點做參數計算,有水平殘參,無垂直殘差。
四點計算:四個點做參數計算,既有水平殘參,也有垂直殘差。