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大地控制點(diǎn)分類

大地的控制點(diǎn)有：

A)國-家-級(jí)CORS站點(diǎn)

B)2000國家GPS大地控制網(wǎng)點(diǎn)

C)國家一、二、三、四等天文大地點(diǎn)

D)省級(jí)CORS站點(diǎn)

E)省市級(jí)衛(wèi)星大地控制網(wǎng)C級(jí)、D級(jí)點(diǎn)

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

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控制點(diǎn)用途

高等級(jí)控制點(diǎn)可用于低等級(jí)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(shí)計(jì)算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。

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

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

C)2000國家GPS大地控制網(wǎng)點(diǎn)：可作為天文大地點(diǎn)控制點(diǎn)及相對(duì)獨(dú)立坐標(biāo)系建立控制點(diǎn)。

D)省市級(jí)衛(wèi)星大地控制網(wǎng)C級(jí)、D級(jí)點(diǎn)：相對(duì)獨(dú)立坐標(biāo)系建立控制點(diǎn)。

E)國家一、二等天文大地點(diǎn)：可作為三、四等天文大地點(diǎn)的控制點(diǎn)使用。

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

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控制點(diǎn)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(diǎn)位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，換算公式為布爾沙模型。涉及七個(gè)參數(shù)，即三個(gè)平移參數(shù)，三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和一個(gè)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(diǎn)位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，涉及三個(gè)平移參數(shù)，三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和一個(gè)尺度變化參數(shù)，同時(shí)需顧及兩種大地坐標(biāo)系所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)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(diǎn)位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，涉及三個(gè)平移參數(shù)，三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和一個(gè)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(gè)平移參數(shù)和一個(gè)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(gè)平移參數(shù)，一個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和一個(gè)尺度參數(shù)。對(duì)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(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)。

E)多項(xiàng)式擬合模型：用于全國/全省或相對(duì)獨(dú)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)位的緯度、經(jīng)度、大地高，及其在兩個(gè)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(diǎn)位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。對(duì)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(gè)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(diǎn)位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。采用Tx，Ty，Tz 3個(gè)坐標(biāo)平移量和1個(gè)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(diǎn)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(xiàng)式擬合模型

不同范圍的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換均可用多項(xiàng)式擬合。但轉(zhuǎn)換后的精度需進(jìn)行檢核。實(shí)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(duì)獨(dú)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(jì)

(1)重合點(diǎn)殘差V

V=重合點(diǎn)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)值-重合點(diǎn)已知坐標(biāo)值

(2)點(diǎn)位中誤差

點(diǎn)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(diǎn)位個(gè)數(shù)

(3)平面點(diǎn)位中誤差

平面點(diǎn)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(diǎn)位個(gè)數(shù)

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控制點(diǎn)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(jí)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(diǎn)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(jí)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(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

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

D)維四參數(shù)轉(zhuǎn)換模型：適用于省級(jí)以下控制點(diǎn)平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、相對(duì)獨(dú)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(xiàng)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(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。

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控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法

在控制點(diǎn)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(diǎn)選取原則

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

(2)轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算

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

B)用得到的轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算重合點(diǎn)坐標(biāo)殘差;

C)剔除殘差大于3倍點(diǎn)位中誤差的重合點(diǎn);

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

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

F)根據(jù)***終確定的重合點(diǎn)，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(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)。

(3)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

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

(4)精度評(píng)價(jià)

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

內(nèi)符合精度計(jì)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(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)的重合點(diǎn)作為外部檢核點(diǎn)，其點(diǎn)數(shù)不少于6個(gè)且均勻分布;

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

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CORS站點(diǎn)坐標(biāo)歸算方法

適用于GNSS點(diǎn)坐標(biāo)歸算到2000國家大地坐標(biāo)系的計(jì)算方法。

(1)基準(zhǔn)控制點(diǎn)選取

選取周邊穩(wěn)定的IGS站、國內(nèi)IGS站及國家級(jí)CORS作為省級(jí)CORS***高級(jí)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(diǎn)坐標(biāo)時(shí)序穩(wěn)定性好，具有穩(wěn)定、可知的點(diǎn)位速度;

高精度：速度場精度優(yōu)于3mm/y;

多種解：至少3個(gè)不同分析中心的速度場殘差優(yōu)于3mm/y;

平衡性：站點(diǎn)盡量全球分布;

精度一致性：站點(diǎn)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(duì)CORS站數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與平差，獲得各站點(diǎn)在現(xiàn)ITRF框架、觀測歷元下的位置和基線向量。省級(jí)CORS站作為省級(jí)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(yùn)動(dòng)改正

計(jì)算框架所對(duì)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(yùn)動(dòng)引起的坐標(biāo)變化值。轉(zhuǎn)換公式：

(4)框架轉(zhuǎn)換

歷元?dú)w算：不同ITRF框架對(duì)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(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算：轉(zhuǎn)換公式參見第12節(jié)。

(5)精度評(píng)估

轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)精度在3cm以內(nèi)。

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其它點(diǎn)的轉(zhuǎn)換

水準(zhǔn)點(diǎn)、像控點(diǎn)、重力點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換依據(jù)控制點(diǎn)轉(zhuǎn)換方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后精度應(yīng)滿足實(shí)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(jì)算時(shí)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