控制点因素对GPS坐标系统转换精度的影响

［摘 要］ 用实测数据分析 GPS 坐标系统转换模型对其定位精度的影响， 对已知点的位置和分布区域的大小因素影响求解模型参数的内符合精度和外符合精度进行了统计 在此基础上得出了一些有益的结论.

［关键词］ 坐标转换;内符合精度;外符合精度;定位精度 Abstract: Analyze the GPS coordinates system

transformation influence on positioning accuracy by surveyed data，and the controlpoints position and area influence on solving model parameters are caculated through mean square error of a point and meansquare error of weight unit． At last，some conclusions are drawn on by the data．

Key Words: coordinate transformation; mean square error of a point; mean square error of weight unit; positioning accuracy

中图分类号：P228.4 文献标识码：A文章编号： GPS 技术在测绘生产的广泛应用， 提高了测绘生产的工作效率与作业精度 测绘工作者一直把分析精度损失的原因 如何提高测绘成果的精度水平作为研究对象， 不断地提出各种提高测绘精度水平的理论与方法 就 GPS 定位精度

而言， 主要受到卫星 信号传播 接收和观测设备 坐标转换模型等方面因素的影响［1］ 差分 GPS 理论的应用使得卫星 信号传播硬件设备对定位精度的影响减少 GPS 定位成果向国家坐标系或地方独立坐标系转换过程中， 由于坐标转换模型与方法影响， 使得最终的定位成果精度损失严重.其中公共点的位置与分布区域的大小对模型的求解影响较大.

1. GPS 坐标系统转换的适用性模型

无论是单点定位， 还是相对定位; 也无论是米级的定位精度， 还是毫米级的定位精度， 应用 GPS 进行定位都是相对于 WGS － 84 坐标系统而言的， 这对于我国所采用的克拉索夫斯基椭球的北京54 坐标系或参考椭球采用1975 年国际大地测量学与地球物理学联合会( IUGG) 第16 届大会的推荐值( 长半轴略有偏差) 的西安80 坐标系这两种参心坐标系而言， 都需要对 GPS 测量数据进行坐标转换 因为卫星大地测量的结果属于地心坐标系， 而地面大地测量得到的是参心坐标系的结果， 所以， 目前研究不同坐标系的转换模型， 也就是研究卫星测量与地面测量的坐标转换模型 应用较为广泛的有七参数模型［2］ 四参数模型［3］:

七参数转换模型的转换参数由已知点的空间坐标求解。我国的坐标系统是用常规技术测设的二维坐标系( 我国新一

代地心坐标系 CGCS2000 除外) ， 点的平面位置用大地经纬度或高斯平面坐标来表示。点的大地高由地面点的正常高加概略的高程异常所得， 已知椭球面上的大地高只有数米的精度， 点间的大地高差精度也仅有米级。所以地面控制网的已知点中， 只能提供一个点( 位置基准点) 的三维坐标， 其余已知点仅能提供经纬度或高斯平面坐标来作转换［4］。因此， 由位置基准点上的两组三维坐标可以确定两类坐标系之间的3 个平移参数， 余下的3 个旋转参数及1 个尺度参数是不可能利用七参数模型同时独立求定的。对于我国两套参心坐标系， 运用七参数模型并不能实现严密的转换。因此， 在实际生产实践及应用中， 四参数模型是适用 WGS － 84 坐标与我国两套参心坐标系转换的数学模型.

2 控制点对模型参数求解精度的影响 2. 1 模型参数求解的方法

应用四参数模型实现 WGS － 84 坐标系统与我国参心坐标系统的转换， 主要是进行模型参数的求解在求解模型参数的过程中需要解决坐标数据格式不

统一的问题， 因为 GPS 定位成果是三维空间直角坐标， 而我国坐标系统下的控制点是平面坐标 在我国坐标系的控制点进行 GPS 控制测量， 在 WGS － 84 坐标系中进行无约束平差的基础上， 按以下步骤进行模型参数的求