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大地控制點分類

大地的控制點有：

A)國-家-級CORS站點

B)2000國家GPS大地控制網(wǎng)點

C)國家一、二、三、四等天文大地點

D)省級CORS站點

E)省市級衛(wèi)星大地控制網(wǎng)C級、D級點

F)其他1954年北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系及相對獨立的平面坐標(biāo)系下的控制點

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控制點用途

高等級控制點可用于低等級控制網(wǎng)的外部控制;可用于1954年北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系坐標(biāo)成果轉(zhuǎn)換為2000國家大地坐標(biāo)系坐標(biāo)成果時計算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。

A)國-家-級CORS站點：可作為省級CORS網(wǎng)建設(shè)的控制點。

B)省級CORS站點：可作為省級、市、縣城市基礎(chǔ)建設(shè)控制網(wǎng)點。

C)2000國家GPS大地控制網(wǎng)點：可作為天文大地點控制點及相對獨立坐標(biāo)系建立控制點。

D)省市級衛(wèi)星大地控制網(wǎng)C級、D級點：相對獨立坐標(biāo)系建立控制點。

E)國家一、二等天文大地點：可作為三、四等天文大地點的控制點使用。

F)國家三、四等天文大地點：可作為測圖控制點使用;三等及以上天文大地點坐標(biāo)成果可作為像控點的起算點。

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控制點坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型

(1)不同空間直角大地坐標(biāo)系間的變換

不同地球橢球基準(zhǔn)下的空間直角大地坐標(biāo)系統(tǒng)間點位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，換算公式為布爾沙模型。涉及七個參數(shù)，即三個平移參數(shù)，三個旋轉(zhuǎn)參數(shù)和一個尺度變化參數(shù)。

(2)不同大地坐標(biāo)系間變換

A)三維七參數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型：用于不同地球橢球基準(zhǔn)下的大地坐標(biāo)系統(tǒng)間點位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，涉及三個平移參數(shù)，三個旋轉(zhuǎn)參數(shù)和一個尺度變化參數(shù)，同時需顧及兩種大地坐標(biāo)系所對應(yīng)的兩個地球橢球長半軸和扁率差。

B)二維七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型：用于不同地球橢球基準(zhǔn)下的橢球面上的點位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，涉及三個平移參數(shù)，三個旋轉(zhuǎn)參數(shù)和一個尺度變化參數(shù)。

C)三維四參數(shù)轉(zhuǎn)換模型：用于局部坐標(biāo)系間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，涉及三個平移參數(shù)和一個旋轉(zhuǎn)參數(shù)。

D)二維四參數(shù)轉(zhuǎn)換模型：用于范圍較小的不同高斯投影平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，涉及兩個平移參數(shù)，一個旋轉(zhuǎn)參數(shù)和一個尺度參數(shù)。對于三維坐標(biāo)，需將坐標(biāo)通過高斯投影變換得到平面坐標(biāo)，再計算轉(zhuǎn)換參數(shù)。

E)多項式擬合模型：用于全國/全省或相對獨立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。

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不同空間直角大地坐標(biāo)系間的變換模型

適用于不同地球橢球基準(zhǔn)下的空間直角大地坐標(biāo)系統(tǒng)間點位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

轉(zhuǎn)換公式為：

式中，

X1，Y1，Z1——原坐標(biāo)系坐標(biāo)

X2，Y2，Z2——目標(biāo)坐標(biāo)系坐標(biāo)

Tx，Ty，Tz，D，Rx，Ry，Rz——七參數(shù)

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三維七參數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型

不同地球橢球基準(zhǔn)下的大地坐標(biāo)系統(tǒng)間點位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換公式為：

式中，

E2=2f-f2，******偏心率的平方,無量綱

B、L、H、△B、△L、△H——點位的緯度、經(jīng)度、大地高，及其在兩個坐標(biāo)系下緯度差、經(jīng)度差、大地高差。經(jīng)緯度單位為弧度，其差值單位為弧度秒，大地高及其差值單位為米。

Ρ=180x3600/π，單位弧度秒

D——尺度參數(shù)，無量綱

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二維七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型

不同地球橢球基準(zhǔn)下的大地坐標(biāo)系統(tǒng)間點位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。對于1954年北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，由于這兩個參心系下的大地高的精度較低，建議采用二維七參數(shù)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換公式為：

式中，

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三維四參數(shù)轉(zhuǎn)換模型

用于局部1954年北京坐標(biāo)系或1980西安坐標(biāo)系向2000國家大地坐標(biāo)系間的點位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。采用Tx，Ty，Tz 3個坐標(biāo)平移量和1個控制網(wǎng)水平定向旋轉(zhuǎn)量作為參數(shù)。是以區(qū)域中心P0點法線為旋轉(zhuǎn)軸的控制網(wǎng)水平定向旋轉(zhuǎn)量，顧及1954年北京坐標(biāo)系或1980西安坐標(biāo)系平面坐標(biāo)由于起始定向與2000國家大地坐標(biāo)系的差異引起的坐標(biāo)變化。

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二維四參數(shù)轉(zhuǎn)換模型

用于范圍較小的不同高斯投影平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換公式為：

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多項式擬合模型

不同范圍的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換均可用多項式擬合。但轉(zhuǎn)換后的精度需進(jìn)行檢核。實用中有兩種形式，橢球面上和平面表現(xiàn)形式。橢球面上適用于全國或大范圍的擬合;平面擬合多用于相對獨立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。

橢球面上擬合公式：

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坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度估計

(1)重合點殘差V

V=重合點轉(zhuǎn)換坐標(biāo)值-重合點已知坐標(biāo)值

(2)點位中誤差

點位中誤差式中，空間直角坐標(biāo)X殘差中誤差空間直角坐標(biāo)Y殘差中誤差空間直角坐標(biāo)Z殘差中誤差n為點位個數(shù)

(3)平面點位中誤差

平面點位中誤差為式中，平面坐標(biāo)x殘差中誤差平面坐標(biāo)y殘差中誤差n為點位個數(shù)

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控制點坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型適用范圍

A)三維七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型：適用于全國及省級橢球面3°及以上不同地球橢球基準(zhǔn)下的大地坐標(biāo)系統(tǒng)間控制點坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

B)二維七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型：適用于全國及省級適用于橢球面3°及以上不同地球橢球基準(zhǔn)下的大地坐標(biāo)系統(tǒng)間控制點坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

C)三維四參數(shù)轉(zhuǎn)換模型：適用于省級以下或局部2°以內(nèi)局部范圍控制點坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

D)維四參數(shù)轉(zhuǎn)換模型：適用于省級以下控制點平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、相對獨立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)與2000國家大地坐標(biāo)系的聯(lián)系。

E)多項式擬合模型：橢球面上適用于全國或大范圍的擬合;平面擬合多用于相對獨立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。

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控制點坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法

在控制點坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程中，涉及到1954年北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系、WGS84坐標(biāo)系、2000國家大地坐標(biāo)系間的參考橢球基準(zhǔn)及參數(shù)。

(1)重合點選取原則

選用兩個坐標(biāo)系下均有坐標(biāo)成果的控制點。選取的基本原則為等級高、精度高、局部變形小、分布均勻、覆蓋整個轉(zhuǎn)換區(qū)域。

(2)轉(zhuǎn)換參數(shù)計算

A)利用選取的重合點和轉(zhuǎn)換模型計算轉(zhuǎn)換參數(shù);

B)用得到的轉(zhuǎn)換參數(shù)計算重合點坐標(biāo)殘差;

C)剔除殘差大于3倍點位中誤差的重合點;

D)重新計算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)(重復(fù)上述a)、b)、c)計算過程)，直到滿足精度要求為止;

E)***終用于計算轉(zhuǎn)換參數(shù)的重合點數(shù)量與轉(zhuǎn)換區(qū)域大小有關(guān)，但不得少于6個;

F)根據(jù)***終確定的重合點，按照轉(zhuǎn)換區(qū)域范圍，選取適用的轉(zhuǎn)換模型，利用***小二乘法計算轉(zhuǎn)換參數(shù)。

(3)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

利用計算的轉(zhuǎn)換參數(shù)，進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

(4)精度評價

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度可采用內(nèi)符合和外符合精度評價，依據(jù)計算轉(zhuǎn)換參數(shù)的重合點殘差中誤差評估坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度，殘差小于3倍點位中誤差的點位精度滿足要求。

內(nèi)符合精度計算公式參見第7節(jié);外部符合精度檢核方法如下：

A)利用未參與計算轉(zhuǎn)換參數(shù)的重合點作為外部檢核點，其點數(shù)不少于6個且均勻分布;

B)選擇由轉(zhuǎn)換參數(shù)計算的點位坐標(biāo)與其已知點位坐標(biāo)進(jìn)行比較與外部檢核。

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CORS站點坐標(biāo)歸算方法

適用于GNSS點坐標(biāo)歸算到2000國家大地坐標(biāo)系的計算方法。

(1)基準(zhǔn)控制點選取

選取周邊穩(wěn)定的IGS站、國內(nèi)IGS站及國家級CORS作為省級CORS***高級基準(zhǔn)控制站。選取原則有：

連續(xù)性：測站連續(xù)觀測近3年(或以上);

穩(wěn)定性：站點坐標(biāo)時序穩(wěn)定性好，具有穩(wěn)定、可知的點位速度;

高精度：速度場精度優(yōu)于3mm/y;

多種解：至少3個不同分析中心的速度場殘差優(yōu)于3mm/y;

平衡性：站點盡量全球分布;

精度一致性：站點位置和速度的精度應(yīng)當(dāng)一致。

(2)數(shù)據(jù)處理

采用國內(nèi)外成熟的高精度數(shù)據(jù)處理軟件對CORS站數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與平差，獲得各站點在現(xiàn)ITRF框架、觀測歷元下的位置和基線向量。省級CORS站作為省級2000國家大地坐標(biāo)系框架基準(zhǔn)，需將相鄰省的CORS站納入本省CORS一同處理。

(3)板塊運動改正

計算框架所對應(yīng)歷元下坐標(biāo)從觀測歷元到需轉(zhuǎn)換歷元之間，由于板塊運動引起的坐標(biāo)變化值。轉(zhuǎn)換公式：

(4)框架轉(zhuǎn)換

歷元歸算：不同ITRF框架對應(yīng)的歷元不同，需將不同ITRF框架下各參數(shù)歸算到同一歷元下?？蚣荛g如無直接轉(zhuǎn)換關(guān)系，可按間接方法轉(zhuǎn)換。

框架點坐標(biāo)計算：轉(zhuǎn)換公式參見第12節(jié)。

(5)精度評估

轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)精度在3cm以內(nèi)。

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其它點的轉(zhuǎn)換

水準(zhǔn)點、像控點、重力點的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換依據(jù)控制點轉(zhuǎn)換方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后精度應(yīng)滿足實際應(yīng)用需求。

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國際地球參考框架之間的轉(zhuǎn)換

目前的ITRF已有ITRF88，ITRF89，ITRF90，ITRF91，ITRF92，ITRF93，ITRF94，ITRF96，ITRF97，ITRF2000，ITRF2005，ITRF2008。常用的有ITRF94，ITRF96，ITRF97，ITRF2000，ITRF2005，ITRF2008。

ITRF框架之間的轉(zhuǎn)換采用公式：

式中，X，Y，Z為需轉(zhuǎn)換框架中的坐標(biāo);XS，YS，ZS為要轉(zhuǎn)入的框架的坐標(biāo)。

轉(zhuǎn)換參數(shù)計算時采用公式為：(以轉(zhuǎn)換到2000歷元為例)

從ITRF2000轉(zhuǎn)換到ITRFyy的轉(zhuǎn)換參數(shù)與速率

歷元2000.0從ITRF2005到ITRF2000的轉(zhuǎn)換參數(shù)及它們的速率

從ITRF2008到ITRFyy框架轉(zhuǎn)換參數(shù)及它們的速率