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华测RTK点校正的分析.ppt.ppt

华测RTK点校正的分析.ppt

肥猫叫noah
2019-09-10 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

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上海华测导航技术有限公司讲师:徐纪洋校正参数的分析十各种坐标系统点校正重置当地坐标RTK的精度任意架站的优势目录*.各种坐标系统●大地基准●高程基准●坐标转换和基准转换●投影.各种坐标系统一、大地基准目前我国常用的坐标系统有:西安坐标系(XIAN)年北京坐标系(BJ)WGS大地坐标系新年北京坐标系(新系)国家大地坐标(CGCS)独立坐标系(地方坐标系)城建坐标系等等、西安坐标系开始定义为ldquo国家大地坐标系rdquo。年经天文大地网整体平差建立全网共点。属参心坐标系IAG椭球(IAGmdash国际大地测量学协会)长半轴a=m扁率alpha=原点在陕西省泾阳县。椭球定位:.椭球短轴平行于地球地轴(由地球质心指向JYD方向).起始子午面平行于格林威治天文台平均子午面.椭球面与似大地水准面在我国境内密合得最佳。.各种坐标系统、年北京坐标系年代从前苏联引入(年普尔科夫坐标系)未进行整体平差属参心坐标系,克拉索夫斯基椭球体长半轴a=m扁率alpha=。原点在普尔科夫天文台。主要缺点:.长半轴约大了m.椭球定位西高东低东部高程异常达m.不同区域接边处大地点坐标差达~m。.各种坐标系统、WGS大地坐标系美国国防部研制确定的大地坐标系Z轴指向BIH(国际时间局)定义的协议地球极(CTP)方向X轴指向零子午面与CTP赤道交点Y轴与X、Z轴构成右手坐标系。长半轴a=m扁率alpha=。属地心坐标系原点在地球质心。、CGCS我国当前最新的国家大地坐标系英文名称为ChinaGeodeticCoordinateSystem英文缩写为CGCS,自年月日起中国将全面启用国家大地坐标系。长半轴a=m  扁率 f=.各种坐标系统、新年北京坐标系(新系)属于参心大地坐标系椭球的几何参数同ldquo系rdquo。a=malpha=大地原点及椭球轴向同ldquo系rdquo高程基准面为年黄海平均高程面点的坐标与ldquo系rdquo接近精度同ldquo系rdquo。、独立坐标系(地方坐标系)为了减少投影变形或满足保密需要也可使用独立(地方)坐标系坐标原点一般在测区或城区中部投影面多为当地平均高程面。.各种坐标系统二、高程基准、年黄海高程系水准原点设在观象山采用~年年的验潮结果计算的黄海平均海水面推得水准原点高程为m。、国家高程基准水准原点同年黄海高程系采用~年共年的验潮结果并顾及了海平面年的周期变化及重力异常改正计算的黄海平均海水面推得水准原点高程为m。.各种坐标系统在测量中常用的高程系统有大地高系统、正高系统和正常高系统。大地高系统是以参考椭球面为基准面的高程系统。某点的大地高是该点到通过该点的参考椭球的法线与参考椭球面的交点间的距离。大地高也称为椭球高大地高一般用符号H表示。大地高是一个纯几何量不具有物理意义同一个点在不同的基准下具有不同的大地高。高程系统正高系统是以大地水准面为基准面的高程系统。某点的正高是该点到通过该点的铅垂线与大地水准面的交点之间的距离正高用符号Hɡ。正常高系统是以似大地水准面为基准的高程系统。某点的正常高是该点到通过该点的铅垂线与似大地水准面的交点之间的距离正常高用HY我国采用似大地水准面。.各种坐标系统大地水准面差距即大地水准面到参考椭球面的距离记为hghg=HndashHg高程异常即似大地水准面到参考椭球面的距离记为xixi=HHY高程系统.各种坐标系统三、坐标系转换和基准转换坐标系转换:指同一点在相同基准下从一个坐标系转换为另一坐标系的过程如某一点从WGS大地坐标系(经纬度坐标)转换为WGS空间直角坐标系(XYZ坐标)。实质上指的是同一点不同坐标的表达方式。基准转换:指两种坐标系由于采用不同椭球参数、定位、定向或者由于尺度设置不同等原因导致两种基准之间的变换。常见的就是参心坐标系与地心坐标系之间的转换。.各种坐标系统.各种坐标系统四、投影、横轴墨卡托投影:高斯克吕格投影简称高斯投影中国通用的一种投影方式。、通用墨卡托投影简称UTM投影:前苏联及东欧一些国家也使用这一投影美国、英国、日本、加拿大等国为使度带内长度变形小于采用通用横轴墨卡托投影简称UTM投影。它同高斯克吕格投影的差别仅在于中央经线的长度比不是而是。UTM投影适用于全球北纬度和南纬度之间的地区.各种坐标系统四、投影.各种坐标系统四、投影点校正就是求出WGS和当地平面直角坐标系统之间的数学转换关系(转换参数)。在工程应用中使用GPS卫星定位系统采集到的数据是WGS坐标系数据,而目前我们测量成果普遍使用的是以年北京坐标系或是地方(任意|当地)独立坐标系为基础的坐标数据。因此必须将WGS坐标转换到BJ坐标系或地方(任意)独立坐标系。点校正的含义.点校正校正的命名:天宝软件叫工程校正其他软件叫参数求解等各种软件叫法不同。把GPS坐标系统转换到我们的当地平面坐标系统包括基准转换、投影、水平垂直平差GPS点校正注:此独立坐标系是以北京椭球为参考椭球的坐标系统。.点校正、(B、L)mdashmdash(X、Y、Z)空间大地坐标到空间直角坐标的转换。、(X、Y、Z)mdashmdash(X、Y、Z)坐标基准的转换即Datum转换。通常有三种转换方法:BursandashWolf(布尔莎模型)七参数、简化三参数、Molodensky莫洛登斯基、(X、Y、Z)mdashmdash(B、L)空间直角坐标到空间大地坐标的转换。、(B、L)mdashmdash(x、y)高斯(Gauss)投影正算。、高斯坐标系转换为当地坐标系(独立坐标系)WGS与当地坐标系(北京椭球)的转换即参数转换的,具体过程:.点校正要使一个坐标系统和另一个坐标系统产生关系需要一组具有这两套坐标系统下坐标的地面点。因此就需要一组WGS坐标和一组当地平面坐标:北,东和高程。WGS当地平面坐标.点校正点校正mdashmdash直接求ldquo四参数高程拟合rdquo利用现有参数如:七参数、三参数.点校正  两个椭球间的坐标转换一般而言比较严密的是用七参数法即X平移Y平移Z平移X旋转Y旋转Z旋转尺度变化K。要求得七参数就需要在一个地区需要个以上的已知点如果区域范围不大最远点间的距离不大于Km(经验值)这可以用三参数即X平移Y平移Z平移而将X旋转Y旋转Z旋转尺度变化K视为所以三参数只是七参数的一种特例。七参数平方公里以上大到一个地区一个市如上海、北京等。参数参数利用现有参数.点校正利用现有参数七参数常州徐州.点校正利用现有参数七参数的保密及应用:.点校正、本身软件的加密、特殊软件模块的加密、网络远程转换、通过差分数据同时播发(如RTCM)、七参数的通用性比如其他厂家软件求的七参数注意事项:上海VRS七参数一、坐标系统:北京坐标系统R:e:二、投影参数:中央子午线:度分秒原点Y加常数=X加常数=三、七参数:△X=△Y=△Z=RX=(秒)RY=(秒)RZ=(秒)K=(其他软件)(中海达手簿测量软:华测测地通输入:)实际上这样得出的结果:mdash=利用现有参数七参数的保密及应用:.点校正全国北京三参数.点校正坐标投影:◆椭球参数(长半轴和扁率)◆中央子午线◆投影面如何求解中央子午线?度带L中=n度带L中=n当地自定义中央子午线.点校正.点校正水平垂直平差四参数+高程拟合将高斯坐标系转换成当地坐标系得到当地坐标.点校正一、水平平差至少个水平控制点下面以个点为例.点校正旋转.点校正平移.点校正比例系数.点校正校正后的结果包含了校正残差为了理解我们校正结果的好坏我们需要理解这些残差的含义。残差:校正执行后的格网平面坐标和GPS坐标的差值。校正结果(水平残差).点校正残差越小说明校正的参数越精确GPS(WGScoordinates)和当地平面坐标之间的相对关系越好。校正结果(水平残差)理想的残差应该小于mm残差将被均匀的分布在各个校正点之间。因此我们最终坐标的最小精度应该是:标准RTK测量的误差加上最大的校正残差。.点校正二、垂直平差.点校正二、垂直平差椭球面似大地水准面地球表面HHYxi斜面或曲面HHYxiHHYxiHHYxiHHYxixi=HHYxi=高程异常.点校正xixixiHYHH地球表面似大地水准面椭球面xi=HHgHHYHY斜面或曲面二、垂直平差.点校正二、垂直平差高程处理的介绍从理论上而言平面坐标XY使用四参数是最精确的方法高程使用高程拟合是最精确的方法。所以在参数转换中用四参数转换平面坐标用高程拟合的方法转换高程是精度最好的方法。.点校正、加权均值法、多项式曲线拟合、多项式曲面拟合、多面函数曲面拟合、线性移动拟合法、神经网络法helliphellip高程拟合计算的方法:其中GPS水准利用多项式曲面拟合法应用最广。.点校正.单点的高程异常xi与坐标(xy)之间函数关系如下:xi=f(xy)epsilon其中,f(x,y)为xi中趋势值似大地水准面epsilon为模型误差.当有多个点时写成矩阵形式如下:xi=XBepsilonf(x,y)=aaxayaxaxyay⋯对于每个已知点在最小二乘准则条件下解出各ai,求出测区范围内任何插值点的高程异常值xi进而计算出GPS点的正常高。注:两个已知点以下即为加权平均三个已知点以上六个已知点以下为平面拟合六个已知点以上为曲面拟合。多项式曲面拟合法数据模型:xi=f(xy)epsilon.点校正大地水准面模型:.点校正单点校正:.对于平面:旋转为零比例因子为。.对于高程:相当于只加常数。点校正水平平差垂直平差.点校正控制点单点校正:.点校正单点校正注意:在不知道当地坐标系统的旋转比例因子情况下:单点校正:精度无法保障控制范围更无法确定建议:尽量不要用这种方式。.点校正两点校正:点校正水平平差垂直平差可求出旋转比例因子各残差都为零。.点校正两点校正注意:.可求出选转比例因子从而了解当地坐标系统的大体情况控制范围与两点的长度有关注意避免短边控制长边。.注意比例因子至少在***至****之间超过此数值精度容易出问题或者已知点有问题。.如果控制点高程的精度可以全部参与校正。.注意旋转的角度一般都比较小都在度以下如果旋转上百度就要注意是不是已知点有问题.点校正三点校正注意:注:三个点做点校正有水平残参无垂直残差.点校正四点校正注意:注:四个点做点校正即有水平残参也有垂直残差。.点校正二、垂直平差(校正残差).点校正校正点的选取尽量避免单点校正,因为坐标系统中存在旋转,如果一定要用单点校正,一定要注意旋转大小,根据旋转大小,控制作业范围注意控制范围,在一个测区要有足够的控制点,并避免短边控制长边★对于高程要特别注意控制点的线性分布(几个控制点分布在一条线上),特别是做线路工程参与校正的高程点建议不要超过个点(既在校正时校正方法里不要超过两个点选垂直平差的)注意坐标系统,中央子午线,投影面(特别是海拔比较高的地方),控制点与放样点是否是一个投影带如果一个区域比较大,控制点比较多,要分区做校正,不要一个区域十几个点或更多的点全部参与校正.注意所有残差不要超过厘米以上否则检查控制点是否有误。.点校正▲●▲▲●●●▲●▲线路测量如何去做?mdashmdash分段测量分段校正.点校正校正时:一般平面没有问题但高程容易出现问题mdashmdash高程出现问题的案例进行点校正:点击ldquo测量rdquorarrldquo点校正rdquorarrldquo增加rdquo在ldquo网格点名称rdquo里选择一个已知点的当地平面坐标点击ldquo确定rdquo然后在ldquoGPS点名称rdquo里选择同一个已知点的经纬度坐标点击ldquo确定rdquo最后在ldquo校正方法rdquo里根据需要选择只有水平的校正或者水平和垂直的校正都应用再点击ldquo确定rdquo即完成一个点的点校正如果需要继续校正重复这个步骤即可所有的校正点都增加完毕以后点击ldquo计算rdquo再点击ldquo确定rdquo这样整个点校正的操作就完成了。.点校正.点校正注意:、有人没有点计算、没有替换就退出去了、那个残参大那个点可能有问题、把xy输反、新建任务会从坐标系管理库里调入上次点校正的参数、对于坐标对应错了、做点校正经纬度坐标调入不进去、做CORS时主要如何点校正、其他厂家的校正参数是否可以拿过来用(如天宝等但有时他的参数给我们用不了原因是mdashmdash中央子午线)、有了七参数还需要不需要做点校正、客户不知道坐标系统(或者客户用常规测量仪器如全站仪等做的控制点)时参数如何处理?、输入的平面坐标带不带代号有没有实际意义有没有影响?、做校正的点如何测更准确些?测多少秒或多少次?在每个测区进行测量和放样的工作有时需要几天甚至更长的时间为了避免每天都重复进行点校正工作或者每次架在已知点上对中整平比较麻烦而采取任意架设基准站或者自启动可以在每天开始测量工作以前先做一下重设当地坐标的工作进行整体平移。重设当地坐标任意架设基准站或自启动时校正模型为了架设基准站更加方便快捷,或者选择更加合适的地方架站,而采用任意架设设基准站(点此处)或着自启动,就算在同一个位置,基准站坐标正好相差单点定位离散度的差值,一般米以内所以重设时,重设此基准站下面的那一个控制点都可以坐标差重设当地坐标在ldquo文件rdquorarrldquo元素管理器rdquorarrldquo点管理器rdquo里找到要被重设的点的名字选重此点并点击下方的ldquo细节rdquo再点击下面的ldquo重置当地坐标rdquo是点击ldquo重置当地坐标rdquo右面的按键在点管理器里找到此点之前输入真实坐标的选种并点击ldquo确定rdquo最后再点一次确定即可并注意检查坐标是否重设上或匹配上。重设当地坐标的操作注:重设当地坐标,只是本基站下面的数据发生变化,其他基站或已知点下面的数据不变,如果同一基站下重设多次,以最后重设的为最终结果重设当地坐标重设当地坐标、CORS情况下用不用做重设当地坐标mdashmdash自己架设的长时间应用的站行不行?、什么情况下没有重设上去?、没有重设对于放样会不要影响?我们华测测地通点校正和重设当地坐标的优点:、先校正后校正边测边校正都可以、事后可以修改坐标系统等、重设当地坐标方便◆RTK标称精度:水平为cmppmmiddotD高程为cmppmmiddotD其中(D为基站与流动站的距离单位为km)随着距离的增大精度会不断增大)◆转换参数:对于作点校正求出的是:四参数高程拟合对于校正点本身的精度点的分布情况以及采用的拟合方式尤为重要直接关系到成果的可靠性而点的分布又是重中之重特别是对于高程的影响。◆人为误差:人为的扶杆对中误差◆仪器的稳定性:接收机定位的稳定性采用主板的性能(包括算法等)观测数据的置信度RTK精度实际精度=RTK标称精度转换参数人为误差RTK精度任意架站的优势任意架设基站意义:基站可根据需要任意架设在不同位置可以在空旷的位置可以在相对地势比较高的位置或者是离测区或控制点比较近的位置不需要严格对中整平只要把基站固定即可移动站通过做点校正或者是ldquo重置当地坐标rdquo然后进行测量。以往的情况是:基站任意假设测完各个控制点后做完点校正下次再在这个区域测量就把基站架设在已知点上用已知点启动基站移动站就可以直接测量了不需要任何设置。缺点是每次基站要架在已知点上必须严格对中整平如果控制点环境不好架设基站非常麻烦如果控制点离测区相对较远也比较麻烦需要专人看管同时要求量取仪器高也存在误差等等鉴于这些问题华测公司根据需求设计了ldquo自启动基站rdquo和ldquo重设当地坐标rdquo等专利技术。任意架站的优势自启动基准站任意架站时启动基站时一般用手簿启动也就是用手簿连接基站主机然后去启动基站而对于任意架站也是要用手簿启动直接用当时单点定位获取的坐标启动基站。这样做比较繁琐每次要用手簿去启动基站启动完了移动站才能去测控制点或去测区。华测公司根据需求设计了基站自启动功能即把基站设置为自启动功能后开机即可发射差分数据移动站收到数据就开始差分然后做点校正或重置当地坐标最后就可以开始后面测量过工作了。自启动基准站原理是:基准站主机设置为ldquo自启动基准站rdquo之后基准站主机开机后搜完星后内部达到D解(单点定位)后主机会自动按这个单点定位的坐标进行发射差分数据就相当于用这个用坐标启动的无需用手簿进行连接方便简单而对于移动站收到差分数据后进行差分达到差分解(浮动解或者固定解)然后做点校正或重置当地坐标即可开始测量或放样工作了。注意:基站如果设置为自启动功能只要基站主机重新开机它就会重新发射即时基站的位置没有动但移动站所测的坐标就会发生变化因为每次基站单点定位的坐标不一样会差在几米上所有要再找控制点去重设当地坐标如果基站位置一点都没动只是开机关机了一下可以直接用BASE坐标去重设方便简单。任意架站的优势任意架站的优势基准站架设方便可根据情况任意架设可选择更安全更方便更有利的地理位置基准站可架设在控制点与测区中间缩小基线距离提高精度不用严格对中整平方便快捷省时省力不用量取仪器高最大限度的提高精度不用手簿启动开机即可发射避免启动的繁琐分工明确基站和移动站可直接分开只需设置一次(基准站主机出厂时一般设置为自启动)以后在什么地方测量开机搜完星即可发射。谢谢!*

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