坐标系转换及点校正
华测RTK点校正的分析
主要缺点：
1．长半轴约大了108m ； 2．椭球定位西高东低，东部高程异常达67m； 3．不同区域接边处大地点坐标差达1～2m。
1．各种坐标系统
3、WGS-84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）1984.0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。
大地水准面差距，即大地水准面到参考椭球面的距离，记为 hg hg= H – Hg
高程异常，即似大地水准面到参考椭球面的距离，记为ξ ξ= H - HY
1．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 WGS84大地坐标系（经纬度坐标）转换为WGS84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。
1. 利用现有参数
WGS-84
当地
3 参数
7 参数
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3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30Km(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0，所以三参数只是七参数的 一种特例。七参数50平方公里以上，大到一个地区，一个市，如上海、北京等。
利用TGO软件进行点校正求解坐标转换参数的方法
利用TGO软件进行点校正求解坐标转换参数的方法作者：刘琦尹章华刘涛来源：《中国科技博览》2013年第35期【摘要】坐标转换包括大地坐标与空间直角坐标之间的相互转换、大地坐标与高斯平面坐标的相互转换、换带计算、国家不同坐标系统之间的坐标相互转换、以及国家坐标与地方独立坐标之间的相互转换。
本文详细介绍了如何利用TGO软件中点校正来求解坐标转换参数的方法，可供测绘界同仁在工作中加以参考。
【关键词】TGO 点校正坐标转换参数中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1009―914X（2013）35―466―011 TGO软件简介TGO（Trimble Geomatics office）软件，是Trimble公司GPS静态数据后处理和管理软件。
与大家非常熟悉的GPSurvey软件相比，它增加了DTMLink（生成DTM和等高线图）和RoadLink（道路设计放样等）程序模块，改进成一个整体的、全能的、纯Windows界面的测量数据处理软件。
TGO软件可以处理所有的原始测量数据和其他品牌的GPS数据（RINEX）还有传统光学测量仪器采集的数据以及激光测距仪的数据。
TGO软件在数据的导入、检查和处理方面，既能做到高效快捷，又能保证质量可靠。
数据的存储，采用Microsoft的数据库文件格式，用户可以很方便的查询、编辑或生成各种报告。
TGO软件能把野外数据的采集和第三方的设计、CAD和GIS软件有机的结合在一起，提供无缝连接。
数据可以用多种不同的格式输出，其它道路设计或建筑设计软件的数据也可以很方便地输出到TSC1控制器，进行野外放样。
TGO软件给项目新增的流水线工作、文本和注记等功能，并没有影响WAVE基线解算和网平差的高效性能。
支持完全编辑、图层注记和多种绘图仪。
为高精度的GIS数据采集、TGO 软件同样提供了建立GIS属性特征库的工具。
TGO软件的RoadLink模块，可以完成从道路的勘测、任何标准的道路设计及数据放样等全部工作，并提供详尽的辅助功能：生成道路纵、横断面图，土方量计算等。
如何进行坐标转换与坐标纠正
如何进行坐标转换与坐标纠正坐标转换与坐标纠正在地理信息系统中扮演着非常重要的角色。
它们可以使地球上的各种空间数据能够在不同的地图投影系统或坐标参考系之间进行准确的转换，从而实现数据的一致性和互操作性。
本文将探讨如何进行坐标转换与坐标纠正，并提供一些实用的技巧和工具。
一、坐标转换坐标转换是将一个坐标值从一种地图投影系统或坐标参考系转换为另一种系统或参考系的过程。
在进行坐标转换之前，必须了解源坐标系统和目标坐标系统的特点和参数。
1.1 源坐标系统的特点和参数源坐标系统包括地图投影系统和坐标参考系两个方面。
地图投影系统用于将地球的曲面投影到平面上，例如常见的墨卡托投影、兰伯特投影等。
而坐标参考系则是一组用于描述地球上点的坐标值的规则和规范，例如经纬度坐标系、平面直角坐标系等。
在进行坐标转换时，必须知道源坐标系统的投影类型（等角、等积、等距等）、中央子午线或原点经度、椭球体参数（长短半轴、扁率等），以及其它一些特定的参数（如标准纬度、标准经度等）。
1.2 目标坐标系统的选择目标坐标系统的选择主要由实际需求和数据应用决定。
如果需要在不同地图投影系统之间进行转换，可以选择目标地图投影系统。
如果需要将坐标转换为特定的坐标参考系，需要选择目标坐标参考系。
在选择目标坐标系统时，应该考虑数据的精度和准确性，以及数据使用的目的和需求。
1.3 坐标转换方法和工具进行坐标转换有多种方法：数学方法、参数法和插值法等。
其中，数学方法常用于坐标参考系之间的转换，而参数法适用于地图投影系统之间的转换。
目前，有许多坐标转换的软件和工具可供使用。
例如，PROJ.4是一个常用的用于地理空间数据投影和坐标转换的开源库，它支持多种地图投影系统和坐标参考系。
ArcGIS和QGIS等商业软件也提供了强大的坐标转换功能。
二、坐标纠正坐标纠正是指校正输入数据的坐标值以匹配所需坐标系统或参考系的过程。
它常用于纠正错误的坐标数据，使其与现实世界的地理位置相符。
工程测量中不同坐标系变换与精度
工程测量中不同坐标系变换与精度
工程测量中，不同坐标系之间的变换和精度非常重要。
其中，常用的坐标系包括平面
直角坐标系、大地坐标系、投影坐标系等，不同坐标系之间的变换需要考虑到坐标系的基
准面、坐标轴方向、单位等因素。
一、坐标系的基准面
1. 平面直角坐标系的基准面为水平面，通常采用大地水准面作为参考面。
3. 投影坐标系的基准面通常为椭球面或平面，不同的投影方式会导致不同的基准面。
二、坐标轴方向的变换
不同坐标系的坐标轴方向也可能不同，因此需要进行某些坐标轴的转换。
1. 平面直角坐标系通常采用右手坐标系，其中x轴与东向、y轴与北向成正交关系。
2. 大地坐标系中，通常采用地心坐标系或以某个恒星为基准的坐标系，其中z轴与
地轴或某个恒星的指向相同。
3. 投影坐标系的坐标轴方向也有所不同，例如通常采用高斯投影系统的平面坐标系中，x轴指向中央经线的正方向，y轴指向赤道正方向。
三、单位的变换
2. 大地坐标系中，通常采用度或弧度作为单位。
四、变换精度的影响
不同坐标系之间的变换会影响精度，因此需要进行适当的考虑和处理。
1. 坐标系的变换会引入误差，误差的大小与变换参数的精度有关。
2. 不同坐标系之间的误差也有所不同，例如平面直角坐标系与大地坐标系之间的误
差通常比两个大地坐标系之间的误差更小。
综上所述，工程测量中的不同坐标系之间的变换和精度是非常重要的，需要进行适当
的考虑和处理。
为了保证测量的精度和稳定性，应选择合适的坐标系和变换方法，并进行
精确的计算和校正。
“北京54坐标系”转“西安80坐标系”的转换方法和步骤
“北京54坐标系”转“西安80坐标系”的转换方法和步骤“北京54坐标系”和“西安80坐标系”是中国两个常用的大地坐标系，它们分别以北京和西安为基准点建立起来的。
如果需要将一个点的坐标从“北京54坐标系”转换到“西安80坐标系”，可以按照以下步骤进行转换：步骤一：了解北京54坐标系和西安80坐标系的基本参数要进行坐标转换，首先需要了解两个坐标系的基本参数，包括椭球体参数和坐标变换参数。
北京54坐标系和西安80坐标系之间的坐标变换参数是一个七参数的转换模型，包括三个平移参数（ΔX，ΔY，ΔZ），三个旋转参数（Rx，Ry，Rz），以及一个尺度参数M。
步骤二：进行椭球面上的坐标转换将北京54坐标系的椭球面上的坐标转换为西安80坐标系的椭球面上的坐标。
这里主要涉及到椭球面上的经纬度转换。
1.将北京54坐标系的经度L转换为弧度单位λ：λ=(L-λ0)×π/180，其中，L为北京54坐标系下的经度，λ0为北京54坐标系的中央子午线经度。
2.使用以下公式将λ转换为西安80坐标系下的经度L1：L1 = λ - ΔL + ΔL×sin(2λ) + ΔB×sin(4λ) +ΔB2×sin(6λ) + ΔB3×sin(8λ) + ΔB4×sin(10λ)其中，ΔL为经度的差异，ΔB为纬度的差异。
3.使用以下公式将北京54坐标系下的纬度B转换为西安80坐标系下的纬度B1：B1 = B - ΔL×cos(2B) - ΔL2×cos(4B) - ΔL3×cos(6B) -ΔL4×cos(8B)其中，ΔL为经度的差异。
步骤三：进行三维平面上的坐标转换将椭球面上的坐标转换为地球上的实际坐标。
这里主要涉及到三维平面上的坐标转换。
1.假设在北京54坐标系下，特定点的XYZ坐标为(X,Y,Z)。
2.使用以下公式将北京54坐标系下的XYZ坐标转换为西安80坐标系下的XYZ坐标(X1,Y1,Z1)：X1=X+MZ+RzY-RyZ+ΔXY1=Y-RzX+MY+RxZ+ΔYZ1=Z+RyX-RxY+MZ+ΔZ其中，ΔX、ΔY、ΔZ为平移参数，Rx、Ry、Rz为旋转参数，M为尺度参数。
点校正的意义
点校正的意义什么是点校正？其实就是将RTK测量出来的WGS-84坐标转换成当地平面直角坐标系统。
在工程测量中使用GPS卫星定位系统采集到的数据是WGS-84坐标系数据，而目前我们测量成果普遍使用的是以1954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-84坐标转换到BJ-54坐标系或地方（任意）独立坐标系。
坐标系统之间的转换可以利用现有的七参数（三个坐标的平移量、三个坐标轴的旋转角，同一段直线的长度在两个坐标系中的尺度比k）三参数（七参数的特例，尺比为1，方向一样的情况），也可以利用华测RTK自带的测地通软件进行点校正求四参数和高程拟合。
单点校正：利用一个点的 WGS84坐标和当地坐标可以求出3个平移参数，旋转为零，比例因子为1。
在不知道当地坐标系统的旋转、比例因子的情况下，单点校正的精度无法保障，控制范围更无法确定。
因此建议尽量不要使用这种方式。
两点校正：可求出3个坐标平移参数、旋转和比例因子，各残差都为零。
比例因子至少在0.9999***至1.0000****之间，超过此数值，精度容易出问题或者已知点有问题；旋转的角度一般都比较小，都在分以下如（0度0分0.02秒），如果旋转上度，就要注意是不是已知点有问题或是中央子午线的问题。
(尽量不用两点校正)三点校正：三个点做点校正，有水平残参，无垂直残差。
四点校正：四个点做点校正，既有水平残参，也有垂直残差。
点校正时的注意事项：1、已知点最好要分布在整个作业区域的边缘，能控制整个区域，并避免短边控制长边。
例如，如果用四个点做点校正的话，那么测量作业的区域最好在这四个点连成的四边形内部；2、一定要避免已知点的线形分布。
例如，如果用三个已知点进行点校正，这三个点组成的三角形要尽量接近正三角形，如果是四个点，就要尽量接近正方形，一定要避免所有的已知点的分布接近一条直线，这样会严重的影响测量的精度，特别是高程精度；3、如果在测量任务里只需要水平的坐标，不需要高程，建议用户至少要用两个点进行校正，但如果要检核已知点的水平残差，那么至少要用三个点；如果既需要水平坐标又需要高程，建议用户至少用三个点进行点校正，但如果要检核已知点的水平残差和垂直残差，那么至少需要四个点进行校正；4、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；5、已知点之间的匹配程度也很重要，比如GPS 观测的已知点和国家的三角已知点，如果同时使用的话，检核的时候水平残差有可能会很大的；6、如果有3 个以上的点作点校正，检查一下水平残差和垂直残差的数值，看其是否满足用户的测量精度要求，如果残差太大，残差不要超过2 厘米，如果太大先检查已知点输入是否有误，如果无误的话，就是已知点的匹配有问题，要更换已知点了；7、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2个点（即在校正时，校正方法里不要超过两个点选垂直平差的）。
三(1)、TGO和RTK点校正的操作
点校正的操作一，TGO软件点校正1，准备首先要准备控制点坐标，这应该是你事先做静态测量之前已经准备好了的，在外业施测的时候应该联测了这些已知点。
其次要了解该已知点坐标系统的基本参数，例如参考椭球、中央子午线、北东偏移等。
如果是任意坐标系，没有建立椭球转换关系的，就没必要了解这些参数了，小范围内基于WGS-84椭球就可以。
2，操作建立项目（选择建好的已知基本参数的坐标系），导入静态观测数据、基线处理、自由网平差见TGO操作说明书，从自由平差完毕以后，不进行约束平差，而进行点校正，步骤如下。
在测量视图的菜单，测量——GPS点校正：根据你建立项目时候选择的坐标系不同，此界面可能有所差别：如果你设置了自己定义的坐标系统，那么会允许你做基准转换，否则如果你没有改变坐标系，也就是说你建立项目时默认了WGS-84坐标系，就不允许你进行基准转换，这是很显然的道理。
根据你的不同情况，在要求解的项目前打勾，然后点击点列表：当光标在GPS点里的时候，可以用鼠标选择该静态网中联测测的已知点，鼠标会变成＋123的形状，只需要点击测量的已知点就行了。
点开网格点左边的＋号，在北坐标东坐标高程里输入已知值，点名称可以不输入。
如果你不输入高程，那么此点只能用来做水平控制。
根据校正出来的几个参数可以大致判断是否有错误发生，一般，平差比例尺在1左右，可能是0.9999…或者1.0000…，如果只输入了少于3个的水平控制点，那么最大平面残差将不能计算出来，如果输入了少于四个垂直控制点，那么最大高程残差将不能计算出来，因为高程方面是采用的斜面拟合方法。
输入完毕点击确认，在下个界面点击计算：如果想查看计算出来的参数，可以点击坐标系统按钮；如果想把坐标系统存储下来作为其它项目使用，那么可以点击点另存为按钮（请思考你在什么情况下可以使用存储下来的坐标系统？）在此界面点击确定即完成了点校正。
注意：点校正和约束平差是两种方法，不能同时完成！也就是说不能进行点校正又进行约束平差，反之也不行。
三(1)、TGO和RTK点校正的操作
点校正的操作一，TGO软件点校正1，准备首先要准备控制点坐标，这应该是你事先做静态测量之前已经准备好了的，在外业施测的时候应该联测了这些已知点。
其次要了解该已知点坐标系统的基本参数，例如参考椭球、中央子午线、北东偏移等。
如果是任意坐标系，没有建立椭球转换关系的，就没必要了解这些参数了，小范围内基于WGS-84椭球就可以。
2，操作建立项目（选择建好的已知基本参数的坐标系），导入静态观测数据、基线处理、自由网平差见TGO操作说明书，从自由平差完毕以后，不进行约束平差，而进行点校正，步骤如下。
在测量视图的菜单，测量——GPS点校正：根据你建立项目时候选择的坐标系不同，此界面可能有所差别：如果你设置了自己定义的坐标系统，那么会允许你做基准转换，否则如果你没有改变坐标系，也就是说你建立项目时默认了WGS-84坐标系，就不允许你进行基准转换，这是很显然的道理。
根据你的不同情况，在要求解的项目前打勾，然后点击点列表：当光标在GPS点里的时候，可以用鼠标选择该静态网中联测测的已知点，鼠标会变成＋123的形状，只需要点击测量的已知点就行了。
点开网格点左边的＋号，在北坐标东坐标高程里输入已知值，点名称可以不输入。
如果你不输入高程，那么此点只能用来做水平控制。
根据校正出来的几个参数可以大致判断是否有错误发生，一般，平差比例尺在1左右，可能是0.9999…或者1.0000…，如果只输入了少于3个的水平控制点，那么最大平面残差将不能计算出来，如果输入了少于四个垂直控制点，那么最大高程残差将不能计算出来，因为高程方面是采用的斜面拟合方法。
输入完毕点击确认，在下个界面点击计算：如果想查看计算出来的参数，可以点击坐标系统按钮；如果想把坐标系统存储下来作为其它项目使用，那么可以点击点另存为按钮（请思考你在什么情况下可以使用存储下来的坐标系统？）在此界面点击确定即完成了点校正。
注意：点校正和约束平差是两种方法，不能同时完成！也就是说不能进行点校正又进行约束平差，反之也不行。
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坐标系转换及点校正
一、坐标系转换的意义及通用方法：
在绝大部分测量工作中，都使用国家坐标系统（北京54坐标、西安80坐标）或地方坐标系统，而GPS 测量结果是基于WGS84 （World Geodetic System 1984）的坐标系统，所以在进行一项新的任务之前，必须要做点校正，以求出两种坐标系统的转换参数。
坐标系统之间的转换可以利用现有的七参数或三参数，也可以利用华测测地通软件进行点校正求四参数和高程拟合。
二、点校正的几类典型：
单点校正：利用一个点的WGS84坐标和当地坐标可以求出3个平移参数，旋转为零，比例因子为1。
在不知道当地坐标系统的旋转、比例因子的情况下，单点校正的精度无法保障，控制范围更无法确定。
因此建议尽量不要使用这种方式。
两点校正：可求出3个坐标平移参数、旋转和比例因子，各残差都为零。
比例因子至少在0.9999***至1.0000****之间，超过此数值，精度容易出问题或者已知点有问题；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
三点校正：三个点做点校正，有水平残参，无垂直残差。
四点校正：四个点做点校正，既有水平残参，也有垂直残差。
三、点校正的具体操作：（计算转换参数）
a) 先在“键入”→“点”里输入已知点的当地平面坐标；如果有已知点的WGS84 经纬度坐标也要一起输入，并且可以跳过下一个步骤，直接转到步骤c）；
b) 如果没有已知点的WGS84 经纬度坐标，就需要把流动站放在已知点上，对中整平，进行“测量点”的操作。
在“测量点”里，“点名称”
不能和键入的已知点的名称一样，否则会把已知
点覆盖，测量时采用，地形点进行观测即可；
c) 进行点校正：点击“测量”→“点校正”
→“添加”，在“网格点名”里选择一个已知点的
当地平面坐标，点击“确定”，然后在“GNSS 点
名”里选择同一个已知点的经纬度坐标，点击“确
定”，可以在“使用”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“接
受”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；
d) 所有的校正点都增加完毕以后，点击“应
用”，这样整个点校正的操作就完成了。
四、点校正时的注意事项：
1、已知点最好要分布在整个作业区域的边
缘，能控制整个区域，并避免短边控制长边。
例
如，如果用四个点做点校正的话，那么测量作业
的区域最好在这四个点连成的四边形内部；
2、一定要避免已知点的线形分布。
例如，如
果用三个已知点进行点校正，这三个点组成的三
角形要尽量接近正三角形，如果是四个点，就要
尽量接近正方形，一定要避免所有的已知点的分
布接近一条直线，这样会严重的影响测量的精度，
特别是高程精度；
3、如果在测量任务里只需要水平的坐标，不
需要高程，建议用户至少要用两个点进行校正，
但如果要检核已知点的水平残差，那么至少要用
三个点；如果既需要水平坐标又需要高程，建议
用户至少用三个点进行点校正，但如果要检核已
知点的水平残差和垂直残差，那么至少需要四个
点进行校正；
4、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；
5、已知点之间的匹配程度也很重要，比如
GPS 观测的已知点和国家的三角已知点，如同时
使用的话，检核的时候水平残差有可能会很大的；
6、如果有3 个以上的点作点校正，检查一下
水平残差和垂直残差的数值，看其是否满足用户
的测量精度要求，如果残差太大，残差不要超过2
厘米，如果太大先检查已知点输入是否有误，如
果无误的话，就是已知点的匹配有问题，要更换
已知点了；
7、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2个点（即
在校正时，校正方法里不要超过两个点选垂直平
差的）。
8、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。
9、注意一个区域只做一次点校正即可，后面
的再测量只需要重设当地坐标即可。
附加阅读
1954北京坐标系：将我国大地控制网与苏联
1942普尔科沃大地坐标系相联结后建立的我国过
渡性大地坐标系。
它是是采用苏联克拉索夫斯基
椭圆体，在1954年完成测定工作的。
它实质上是
由原苏联普尔科沃为原点的1942年坐标系的延
伸。
因其为平面坐标系统（高程采用黄海高程），
无法准确定位空间位置。
北京54坐标系，属参心
坐标系，长轴6378245m，短轴6356863，扁率
1/298.3；
1980西安坐标系：采用1975国际椭球，以JYD
1968.0系统为椭球定向基准，大地原点设在陕西
省泾阳县永乐镇，采用多点定位所建立的大地坐
标系。
基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年
确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。
西安80坐标系，属参心坐标系，长半轴
6378140±5m，短半轴6356755.2882m，扁率
1/298.25722101。
WGS84 ：World Geodetic System 1984，称
为1984年世界大地坐标系统。
其是为GPS全球定
位系统使用而建立的坐标系统。
其几何意义是：
坐标系的原点位于地球质心，z轴指向（国际时间
局）BIH1984.0定义的协议地球极(CTP)方向，x
轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交
点，y轴通过右手规则确定（Y轴与Z轴、X轴垂
直构成右手坐标系）。
坐标系转换：WGS-84地心坐标系可以与1954
北京坐标系或1980西安坐标系等参心坐标系相互
转换，其方法之一是：在测区内，利用至少3个
以上公共点的两套坐标列出坐标转换方程，采用
最小二乘原理解算出7个转换参数就可以得到转
换方程。
其中7个转换参数是指3个平移参数、3
个旋转参数和1个尺度参数。
右手（直角）坐标系（左手坐标系）：坐标系
中，右手拇指、食指、中指（与掌心成90度）互
成90度伸展出，让右手拇指指向x轴的正方向，
食指指向y轴的正方向，如果中指能指向z轴的正
方向，则称这个坐标系为右手直角坐标系．同理
左手直角坐标系。
大地坐标系：以参考椭球中心为原点、起始
子午面和赤道面为基准面的地球坐标系。
简言之，
就是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来
的坐标系。
地面点的位置用大地经度、大地纬度
和大地高度表示。
大地坐标系的确立包括选择一
个椭球、对椭球进行定位和确定大地起算数据。
一个形状、大小和定位、定向都已确定的地球椭
球叫参考椭球。
参考椭球一旦确定，则标志着大
地坐标系已经建立。
大地坐标系亦称为地理坐标
系。
它是大地测量的基本坐标系，其大地经度L、
大地纬度B和大地高H为此坐标系的3个坐标分
量。
它包括地心大地坐标系和参心大地坐标系。