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首頁(yè)計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)
工程之星4.0——轉(zhuǎn)換參數(shù)、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等操作步驟
工具菜單中包括：計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、校正向?qū)?、?jì)算四參數(shù)、計(jì)算七參數(shù)、計(jì)算空間距離、計(jì)算三角形。
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圖1工具菜單
計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)
GPS 接收機(jī)輸出的原始坐標(biāo)數(shù)據(jù)是WGS-84坐標(biāo)，而通常施工所用坐標(biāo)系為BJ-54高斯平面坐標(biāo)或Xi'an-80或地方自定義坐標(biāo)系。
把WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成施工坐標(biāo)，需要一套轉(zhuǎn)換參數(shù)，常用的轉(zhuǎn)換參數(shù)有四參數(shù)和七參數(shù)，轉(zhuǎn)換參數(shù)就是完成這一工作的主要工具。
求轉(zhuǎn)換參數(shù)主要是計(jì)算四參數(shù)或七參數(shù)和高程擬合參數(shù)，可以方便直觀的編輯、查看、調(diào)用參與計(jì)算四參數(shù)和高程擬合參數(shù)的控制點(diǎn)。
在進(jìn)行四參數(shù)的計(jì)算時(shí)，至少需要兩個(gè)控制點(diǎn)的兩套不同坐標(biāo)坐標(biāo)系坐標(biāo)參與計(jì)算才能最低限度的滿足控制要求。
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高程擬合時(shí)，如果使用三個(gè)點(diǎn)的高程進(jìn)行計(jì)算，高程擬合參數(shù)類型為加權(quán)平均；如果使用4到6個(gè)點(diǎn)的高程，高程擬合參數(shù)類型平面擬合；如果使用7個(gè)以上的點(diǎn)的高程，高程擬合參數(shù)類型為曲面擬合。
控制點(diǎn)的選用和平面、高程擬合都有著密切而直接的關(guān)系，這些內(nèi)容涉及到大量的布設(shè)經(jīng)典測(cè)量控制網(wǎng)的知識(shí)，建議用戶查閱測(cè)量學(xué)方面的相關(guān)資料。
求轉(zhuǎn)換參數(shù)的做法大致是這樣的:假設(shè)我們利用A、B這兩個(gè)已知點(diǎn)來求轉(zhuǎn)換參數(shù)，那么首先要有A、B兩點(diǎn)的GPS原始記錄坐標(biāo)和測(cè)量施工坐標(biāo)。
A、B兩點(diǎn)的GPS源坐標(biāo)（原始記錄坐標(biāo)）的獲取有兩種方式：
一種是布設(shè)靜態(tài)控制網(wǎng)，采用靜態(tài)控制網(wǎng)布設(shè)時(shí)后處理軟件的GPS原始記錄坐標(biāo)；
另一種是GPS移動(dòng)站在沒有任何校正參數(shù)作用時(shí)，固定解狀態(tài)下記錄的GPS原始坐標(biāo)。
其次在操作時(shí)，先在坐標(biāo)庫(kù)中輸入A點(diǎn)的目標(biāo)坐標(biāo)（已知坐標(biāo)），之后軟件會(huì)提示輸入A點(diǎn)的原始坐標(biāo)，然后再輸入B點(diǎn)的已知坐標(biāo)和B點(diǎn)的原始坐標(biāo)，錄入完畢并保存后（保存文件為*.cot文件）自動(dòng)計(jì)算出四參數(shù)或七參數(shù)和高程擬合參數(shù)。
這里的參數(shù)計(jì)算（包括四參數(shù)和七參數(shù)），一般在實(shí)際應(yīng)用中都是在這里求轉(zhuǎn)換參數(shù)來求取工程中的參數(shù)的，下面來介紹一下。
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操作：工具→計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)
參數(shù)計(jì)算之前，要新建一個(gè)或者打開一個(gè)已經(jīng)新建的參數(shù)文件，單擊“添加”如圖2所示，
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圖2添加已知點(diǎn)平面坐標(biāo)
添加所給的已知點(diǎn)平面坐標(biāo)，“單擊”下一步，如果有已知點(diǎn)經(jīng)緯度，輸入或者單擊“
”選擇經(jīng)緯度坐標(biāo)，也可以單擊“
”獲取已知點(diǎn)經(jīng)緯度。如圖3所示。添加完后單擊“確定”，完成添加。單擊“計(jì)算”計(jì)算參數(shù)。
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圖3添加已知點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)
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圖4計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)
說明：一般平面轉(zhuǎn)化最少需要2個(gè)點(diǎn)，高程轉(zhuǎn)化最少需要3個(gè)點(diǎn)。若某水準(zhǔn)點(diǎn)沒有平面坐標(biāo)，則先在點(diǎn)采集中采集該點(diǎn)，然后在調(diào)入該點(diǎn)地方坐標(biāo)時(shí)，把高程改為已知高程。文件進(jìn)行保存前最好檢查“水平精度”和“高程精度”是否滿足精度要求。
在圖5中，
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圖5參數(shù)計(jì)算
單擊“設(shè)置”可對(duì)參數(shù)轉(zhuǎn)換的方法、高程擬合方法、殘差分配方法等參數(shù)設(shè)置，如圖6。
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圖6參數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)置
在圖5中選擇添加的點(diǎn)，單擊“
”可選擇該點(diǎn)是否使用水平或高程參數(shù)。如圖7。
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圖7是否使用選擇
坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
坐標(biāo)轉(zhuǎn)換可以進(jìn)行大地坐標(biāo)（B、L、H）、空間直角坐標(biāo)（X、Y、Z）、高斯平面坐標(biāo)（x，y，h）之間的相互轉(zhuǎn)換。
進(jìn)行轉(zhuǎn)換前一定要注意設(shè)置正確橢球和投影以及其他的參數(shù)，這里的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換會(huì)涉及到所建的工程中的所有參數(shù)。
點(diǎn)擊“坐標(biāo)系”中的“預(yù)覽”可以查看參數(shù)信息（圖8），下面介紹平面坐標(biāo)和大地坐標(biāo)之間的相互轉(zhuǎn)換。
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圖8 投影參數(shù)查看
操作步驟：
一．如果要進(jìn)行平面坐標(biāo)到大地坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，則需要選擇轉(zhuǎn)換前坐標(biāo)為“平面”，轉(zhuǎn)換后坐標(biāo)為“大地”，然后在轉(zhuǎn)換坐標(biāo)中輸入坐標(biāo)。
點(diǎn)擊
從坐標(biāo)管理庫(kù)中選擇坐標(biāo)，按“轉(zhuǎn)換”即可在轉(zhuǎn)換結(jié)果中得到相應(yīng)的大地坐標(biāo)，圖9所示
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圖9投影正算
如果想要保存轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)，可以單擊“保存”在點(diǎn)名處輸入點(diǎn)名，點(diǎn)擊確定即可圖10
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圖10計(jì)算坐標(biāo)保存
二．若要進(jìn)行大地坐標(biāo)到平面坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，則需要選擇轉(zhuǎn)換前坐標(biāo)為“大地”，轉(zhuǎn)換后坐標(biāo)為“平面”，然后在轉(zhuǎn)換坐標(biāo)中輸入坐標(biāo)，按“轉(zhuǎn)換”即可在轉(zhuǎn)換結(jié)果中得到相應(yīng)的平面坐標(biāo)，圖11：
同樣，要進(jìn)行空間坐標(biāo)與其他坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換也是同樣的操作步驟。
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圖11投影反算
校正向?qū)?/span>
在同一地區(qū)進(jìn)行多天作業(yè)，這是使用RTK最為常見的問題，我們必須在第二天測(cè)量時(shí)進(jìn)行一些參數(shù)設(shè)置。
我們知道，七參數(shù)可進(jìn)行兩個(gè)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，包括平面與高程，而四參數(shù)，只是進(jìn)行了平面的有效轉(zhuǎn)換。
在實(shí)際工作中，我們經(jīng)常會(huì)用到兩個(gè)已知點(diǎn)來進(jìn)行校正后測(cè)量，就是計(jì)算我們的這個(gè)四參數(shù)，而對(duì)于高程，它的改正是在我們的校正參數(shù)里。
而這里的校正是指單點(diǎn)校正，是在這些參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行點(diǎn)位的平移。
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操作：工具→校正向?qū)?/strong>
基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點(diǎn)：基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點(diǎn)的校正，是對(duì)移動(dòng)站來說的，只要在已知點(diǎn)上校正移動(dòng)站，即可進(jìn)行測(cè)量。這里輸入的坐標(biāo)是移動(dòng)站所在的已知坐標(biāo)。
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圖12校正向?qū)?/span>
如圖13所示，在已知點(diǎn)上校正時(shí)輸入平面坐標(biāo)，天線高以及天線高的量取方式，單擊”
”獲取經(jīng)緯度坐標(biāo)，單擊“確定”即可校正，單擊應(yīng)用可將參數(shù)保存。
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圖13基準(zhǔn)站架設(shè)在未知的的校正
注意：如果當(dāng)前狀態(tài)不是“固定解”時(shí)，會(huì)彈出提示，這時(shí)應(yīng)該選擇“否”來終止校正，等精度狀態(tài)達(dá)到“固定解”時(shí)重復(fù)上面的過程重新進(jìn)行校正。
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圖14校正完成
基準(zhǔn)站架設(shè)在已知點(diǎn)：基準(zhǔn)站架設(shè)在已知點(diǎn)上校正，輸入的是基準(zhǔn)站所在點(diǎn)的已知坐標(biāo)。其他步驟與架設(shè)在未知點(diǎn)的校正相似。圖15這里的經(jīng)緯度坐標(biāo)會(huì)自動(dòng)獲取，只需輸入平面坐標(biāo)、天線高以及天線高的量取方式。
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圖15基準(zhǔn)站架設(shè)在已知的的校正
計(jì)算四參數(shù)
在軟件中的四參數(shù)指的是在投影設(shè)置下選定的橢球內(nèi)GPS坐標(biāo)系和施工測(cè)量坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。
需要特別注意的是參與計(jì)算的控制點(diǎn)原則上至少要用兩個(gè)或兩個(gè)以上的點(diǎn)，控制點(diǎn)等級(jí)的高低和點(diǎn)位分布直接決定了四參數(shù)的控制范圍。經(jīng)驗(yàn)上四參數(shù)理想的控制范圍一般都在20-30平方公里以內(nèi)。
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操作：工具→計(jì)算四參數(shù)
說明：這里的四參數(shù)計(jì)算工程里的參數(shù)的時(shí)候是沒有高程參與的，所以在實(shí)際應(yīng)用中如果在此處求參數(shù)的話，高程是沒有經(jīng)過校正的，使用時(shí)需要再進(jìn)行單點(diǎn)校正。
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圖6-16四參數(shù)計(jì)算
四參數(shù)的錄入方式類似于控制點(diǎn)坐標(biāo)庫(kù)的錄入方式，先打開或是新建一個(gè)參數(shù)文件，然后點(diǎn)擊“添加”對(duì)話框如圖17
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圖17坐標(biāo)錄入
根據(jù)提示在原始坐標(biāo)輸入或?qū)朐糤GS-84坐標(biāo)，在目標(biāo)坐標(biāo)輸入或?qū)胍阎淖鴺?biāo)后按“確定”鍵退出，同樣錄入其他的求參所用的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，界面如圖18所示：
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圖18參數(shù)錄入完畢
參與參數(shù)計(jì)算的點(diǎn)輸入完畢后，點(diǎn)擊計(jì)算彈出對(duì)話框如圖19：
點(diǎn)擊“應(yīng)用”在彈出對(duì)話框中單擊“確定”參數(shù)會(huì)自動(dòng)寫入工程里面，并且自動(dòng)啟用。
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圖19四參數(shù)計(jì)算完畢
計(jì)算七參數(shù)
計(jì)算七參數(shù)的操作與計(jì)算四參數(shù)的基本相同，相關(guān)操作參見上一節(jié)。
七參數(shù)的應(yīng)用范圍較大（一般大于50平方公里），計(jì)算時(shí)用戶需要知道三個(gè)已知點(diǎn)的地方坐標(biāo)和WGS-84坐標(biāo)，即WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到地方坐標(biāo)的七個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)。
注意：三個(gè)點(diǎn)最好均勻分布在測(cè)區(qū)內(nèi)，所圍成的區(qū)域最好能覆蓋整個(gè)測(cè)區(qū)，這樣的控制效果較好。
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圖20 三已知點(diǎn)與測(cè)區(qū)示意圖
七參數(shù)的7個(gè)參數(shù)值分別是：X軸平移量（△X），Y軸平移量（△Y），Z軸平移量（△Z），X軸旋轉(zhuǎn)量（△α），Y軸旋轉(zhuǎn)量（△β），軸旋轉(zhuǎn)量（△γ），縮放比例系數(shù)κ（尺度比）。
使用四參數(shù)方法進(jìn)行RTK的測(cè)量可在小范圍（20-30平方公里）內(nèi)使測(cè)量點(diǎn)的平面坐標(biāo)及高程的精度與已知的控制網(wǎng)之間配合很好，只要采集兩個(gè)或兩個(gè)以上的地方坐標(biāo)點(diǎn)就可以了，但是在大范圍（比如幾十上百平方公里）進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，往往四參數(shù)不能在部分范圍起到提高平面和高程精度的作用，這時(shí)候就要使用七參數(shù)方法。
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首先需要做控制測(cè)量和水準(zhǔn)測(cè)量，在區(qū)域中的已知坐標(biāo)的控制點(diǎn)上做靜態(tài)控制，然后在進(jìn)行網(wǎng)平差之前，在測(cè)區(qū)中選定一個(gè)控制點(diǎn)A作為靜態(tài)網(wǎng)平差的WGS-84參考站。
?使用一臺(tái)靜態(tài)儀器在該點(diǎn)固定進(jìn)行24小時(shí)以上的單點(diǎn)定位測(cè)量（這一步在測(cè)區(qū)范圍相對(duì)較小，精度要求相對(duì)低的情況下可以省略）；
?然后再導(dǎo)入到軟件里將該點(diǎn)單點(diǎn)定位坐標(biāo)平均值記錄下來，作為該點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)，由于做了長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)，其絕對(duì)精度能達(dá)到在2米左右；
?接著對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行三維平差，需要將A點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)作為已知坐標(biāo)；
?算出其他點(diǎn)位的三維坐標(biāo)，但至少三組以上；
?輸入完畢后計(jì)算出七參數(shù)。
七參數(shù)的控制范圍和精度雖然添加了，但七個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)都有參考限值，X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)一般都必須是秒級(jí)的；X、Y、Z軸平移一般小于1000。
若求出的七參數(shù)不在這個(gè)限值以內(nèi)，一般是不能使用的。這一限制還是很嚴(yán)格的，因此在具體使用七參數(shù)還是四參數(shù)時(shí)要根據(jù)具體的施工情況而定。
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操作：工具→計(jì)算七參數(shù)
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圖6-21七參數(shù)計(jì)算
七參數(shù)的錄入方式類似于控制點(diǎn)坐標(biāo)庫(kù)的錄入方式，先打開或是新建一個(gè)參數(shù)文件，然后點(diǎn)擊“添加”對(duì)話框如圖22
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圖22坐標(biāo)錄入
根據(jù)提示在原始經(jīng)緯度坐標(biāo)輸入或?qū)朐糤GS-84坐標(biāo)，在目標(biāo)坐標(biāo)輸入或?qū)胍阎淖鴺?biāo)后按“確定”鍵退出，同樣錄入其它參與七參數(shù)計(jì)算的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，界面如圖23所示：
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圖23參數(shù)錄入完畢
參與參數(shù)計(jì)算的點(diǎn)輸入完畢后，點(diǎn)擊計(jì)算彈出對(duì)話框如圖24：
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圖24七參數(shù)計(jì)算完畢
點(diǎn)擊“應(yīng)用”在彈出對(duì)話框中單擊“確定”參數(shù)會(huì)自動(dòng)寫入工程里面，并且自動(dòng)啟用。
計(jì)算空間距離
空間距離是已知兩點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程，計(jì)算空間中的基線長(zhǎng)。
進(jìn)入“空間距離”輸入起終點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程，然后按“計(jì)算”即可在下面的基線長(zhǎng)得到計(jì)算結(jié)果，注意經(jīng)緯度輸入的形式為dd.mmsssss。
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圖32 空間距離計(jì)算
計(jì)算三角形
由三角形的六元素中的三個(gè)元素或者三個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算剩余六元素以及三角形的面積。
操作：工具→計(jì)算三角形（圖33）
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圖33三角形計(jì)算界面
進(jìn)入“三角形計(jì)算”根據(jù)已知元素選擇計(jì)算方法，然后輸入已知元素，按“計(jì)算”會(huì)彈出計(jì)算成果界面。圖34
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圖34計(jì)算成果
——（完）——
