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徕卡测量   解决方案  GNSS解决方案  徕卡GPS台站网参数保密测量程序介绍
徕卡GPS台站网参数保密测量程序介绍
1. 引言

徕卡上海技术中心近日推出了一款台站网参数保密测量机载程序,该程序根据国内台站网用户的需求进行开发,解决了在GPS RTK测量作业中转换参数的保密问题,做到既能快速获取正确的坐标值,同时又对参数进行了保密。该程序与PC端的转换参数管理器程序结合使用,根据PC端程序生成的参数文件进行GPS测量并得到地方坐标。

2. 程序的功能及使用

该软件主要包括以下三个模块:
参数设置:选择有效的转换参数文件,该文件须由转换参数管理器程序制作,并拷贝至CF卡的Data目录下。
测量: 进行外业测量及点位保存。
放样: 进行已有点位的放样。
该程序采用菜单式流程,操作简单,具体使用细节可参考使用手册。

3. 程序的原理

该程序的原理是根据GPS获得的WGS84大地坐标,进行高斯投影得到其对应的高斯坐标,然后根据转换参数实现从高斯坐标到地方坐标的转换。

该程序支持的坐标转换模型有:常规布尔莎和莫洛金斯基两种七参数转换模型、常规四参数转换模型以及武测的基于膨胀后椭球的四参数转换模型,下面就这几种模型的原理做一下简要介绍。

3.1 七参数—布尔莎-沃尔夫模型

图1 空间直角坐标系之间的转换

如图所示,(X0,Y0,Z0)为原坐标系O′— X′Y′Z′的原点O′在新坐标系中的坐标,为将原坐标系旋转到新坐标系的方位,须依次以原坐标系中的坐标轴为旋转轴,在旋转中保持固定,而同时旋转另两个坐标轴一个角度ε* (* 表示坐标轴的编号,*=X,Y,Z)。若已知两个坐标系之间的7个参数,即三个平移参数,三个旋转参数εX,εY,εZ,以及尺度参数△μ ,则模型可表示为:

其中:(X′i,Y′i,Z′i)为点在原坐标系中的坐标,(Xi,Yi,Zi)为点在新坐标系中的坐标,转换参数文件中包含的参数有:三个平移参数X0,Y0,Z0 ,三个旋转参数εXYZ,以及尺度参数△μ。

3.2七参数-莫洛金斯基模型
布尔莎模型的旋转中心在原坐标系坐标原点,但在大量的实际应用中,往往只是在局部地区进行坐标系的转换,此时宜选取一个参考点Pk作为旋转中心,其坐标为(X′k,Y′k,Z′k)。这就是莫洛金斯基转换模型,该模型可表示为:

其中,转换参数文件中包含的参数有:
三个平移参数X0,Y0,Z0,参考点坐标(X′k,Y′k,Z′k),三个旋转参数εXYZ以及尺度参数△μ。
以上两个模型中εXYZ分别为原坐标系绕坐标轴X′Y′Z′的微小旋转角,故它们也仅适用于基于小角度的坐标系转换。

3.3常规四参数模型
四参数模型适用于两平面坐标系之间的转换,若已知两个坐标系之间的参数,包括旋转原点坐标(X0,Y0) ,两个平移参数dX,dY,一个旋转角 α,以及尺度参数△μ ,则模型可表示为:

其中:(X′i,Y′i)为原高斯坐标(Xi,Yi)为新的地方坐标,转换参数文件中包含的参数有:旋转原点坐标(X0,Y0) ,两个平移参数dX,dY,一个旋转角 α,以及尺度参数△μ 。

3.4武测四参数模型
武测四参数转换模型是以膨胀后椭球为基准进行的转换,在转换过程中要考虑对椭球的长半径进行改正。程序首先通过高斯投影得到该点的高斯平面坐标,然后再根据转换参数将高斯坐标转换到地方坐标系。
为了用户使用的方便,在PC端的程序制作转换参数文件时就将中央子午线、投影面高程等参数一并确定并保存在保密文件里。测量用户只须将文件拷贝到仪器上,在WGS84坐标系下就可以进行测量,并获取转换之后的地方坐标。

3.5高程数据
一般情况下,程序获得的高程模式为大地高。若要得到正高,则需要进行下面的操作:
1、须通过徕卡的LGO软件创建大地水准面模型外业文件(.gem文件),拷贝至CF卡的Data\Gps\Geoid目录下;
2、在仪器主菜单依次选择6工具…,2传输对象,大地水准面区域文件,将该gem模型文件上传到系统内存;
3、在当前所采用的坐标系中选择步骤2生成的大地水准面模型。
这样在测量过程中就可以实现从大地高到正高的转换,得到的高程数据即为经过大地水准面差距改正的正高。

4.结束语

该程序目前已经在兰州勘测院等国内的几家台站网用户的实际外业作业中广泛使用,用户普遍反映程序使用起来非常方便直观,自动化人性化程度高,十分适合他们的实际工作。
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