第八章参数求解及辅助计算.docx
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第八章参数求解及辅助计算
第八章参数求解及辅助计算
§８.1坐标转换原理与意义
1、坐标转换流程：
2、求解七参数的原理：
由于GPSBLH坐标（简称GPS坐标）与当地坐标之间可以通过七参数相互转换，对于一组七参数来说，每个GPS坐标就有一个唯一对应的当地坐标，我们称一个这样的坐标为一组对应关系；当我们具有一定数量的对应关系时，也可以从对应关系中求得相应的七参数：
i.一组对应关系可以求得七参数中的平移参数；
ii.二组对应关系可以求得两组平移参数的平均值；
iii.三组对应关系恰好可以求出完整的七参数，但是无法检验结果；
iv.四组以及四组以上的对应关系可以求出经过拟合的七参数，可以显示残差，通过残差即可以判断七参数的正确性并且可以对起算数据进行取舍。
3、求解四参数的原理：
当已知七参数或者不使用七参数时，GPS坐标与当地坐标之间也具有相对与转换参数的对应关系；当我们具有一定数量的对应关系时，也可以从对应关系中求得相应的转换参数：
i.一组对应关系可以求得转换参数中平移参数；
ii.二组对应关系恰好可以求得完整的转换参数，但是无法检验结果；
iii.三组与三组以上的对应关系可以求出经过拟合的转换参数，可以显示残差，通过残差可以判断转换参数的正确性并且可以对起算数据进行取舍。
4、求解七参数和转换参数的意义：
施工中我们通常具有已知控制点的坐标，和控制点在地面上的位置，经过实地RTK测量（或者静态GPS测量）我们即可以获得该控制点的GPS坐标，从而具有一定数量的对应关系；在获得足够的对应关系以后即可以求出相应的七参数和转换参数；获得了七参数（很多时候我们可以忽略七参数）和转换参数后，我们就可以通过RTK实时测量得到的GPS坐标获得施工需要的坐标，从而采集地面点的坐标（碎部测量）或者将设计的工程坐标放样到地面上。
§8.2求解七参数的操作
使用菜单【辅助】－【计算】－【七参数】，进入“求解七参数”视图：
求解七参数
■“新建”按钮［０］：
新建一个求解七参数转换文件；执行该功能，弹出“是否新建解算数据库文件”对话框，根据需要选择“YES”或“NO”
●“YES”：
新建解算数据库文件
●“NO”：
不新建解算数据库文件
■“文件”按钮［７］：
执行该功能，则弹出下拉菜单，按相应数字键执行相应功能
●提取当前记录：
提取当前碎部记录文件中要参与七参数解算的点（碎部采集点和控制点坐标相关联）
●提取记录点：
提取碎部记录文件中要参与七参数解算的点（碎部采集点和控制点坐标相关联），弹出“选择碎部记录文件”对话框，选择碎部记录文件确定即可。
●转换文件另存为：
求解七参数转换文件改名存盘,文件名后缀为（*.c47）
●读取转换文件：
打开求解七参数转换文件
●添加到水准点库：
将求解七参数点的高程残差作为“高程异常点”调入到水准点库中，以便求高程拟合参数
■“解算”按钮［２］：
计算七参数
■“切换”按钮［１］：
控制该点是否参与求参数；先选择点，再执行该功能。
如果点前打勾，则该点参与求参数；如果点前打叉，则该点不参与求参数。
★判断该点是否要参与求参数条件：
1、求解七参数的点至少大于3
2、先使所有的点参与求七参数解算；再看各个点的残差，若残差大，则该点不参与求参数
■“结果”按钮［６］：
弹出“七参数设置”对话框，查看求出的七参数
■“应用”按钮：
启用七参数，可以使用菜单【设置】－【参数】－【七参数】，查看“七参数设置”对话框中“启用”前的方框已经打勾
■“加点”按钮［３］：
弹出“添加计算七参数的点”的对话框，添加点
添加计算点
■“编辑”按钮［５］：
如果点的坐标有问题，选择该点，执行该功能，弹出“编辑”对话框，修改该点坐标
■解算结束后，按“ESC”键退出“求解七参数”对话框，随后弹出“是否更新采集数据”对话框，若要更新，选择“YES”,若数据量很大，可以选择“NO”，在数据导出前，执行菜单【文件】－【更新数据】即可。
求解七参数可以使用两种方式:
1、已知起算数据法：
已知一组控制点的当地坐标和WGS－84坐标。
采用逐个“加点”的方法建立起算数据；
2、后处理法：
已知一组控制点的当地坐标和实际位置，但是不知道它的GPS坐标。
⑴、此时先选择当地坐标系统（例如北京54），然后关闭七参数或者将七参数全部设置为零，在一个控制点（例如A）上使用单点定位设置基准站；
⑵、移动台使用同样的坐标系统和七参数设置，分别采集各个已知点（可以包括点A），各个已知点的过程之间允许对等待采集的碎部点进行采集，例如在采集B点之前对A到B之间经过的碎部点进行采集，所得到的坐标将在参数求解以后由HD-POWER自动更新；
⑶、建立点的对应关系：
在控制点（例如B）上记录点，在弹出的对话框中选择“控制点”选项，然后在右侧的详细中添加当地控制点（例如BDD），选择控制点类型为当地XYH（必须为当地XYH，否则在求解七参数时将无法提取到这一组对应关系），确认后输入相应的控制点坐标，再确认即可以看到相应（如下图建立B与BDD）的对应关系：
添加控制点
记录点属性
⑷、采集结束后，在“辅助”－“计算”－“七参数”窗口中使用“文件”－“提取当前记录”，通过此方法建立一组起算数据，通过“解算”后可以得到一组“七参数”，并且可以看见在此参数下各个已知点的残差；如果您的操作获得的起算数据为空，可能是您在添加控制点时未指定类型为当地XYH，此时需要进入“控制点库”修改相应的控制点的类型为当地XYH后重试“提取当前记录”，如下；
控制点坐标
⑸、手动筛选精度较高的已知点作为新的起算数据，然后重新“解算”；
⑹、最终获得最佳“七参数”，退出求解七参数窗口并更新数据，就可以获得等待采集的碎部点经过“七参数”改正的当地坐标；
⑺、求解七参数时需要注意，已知点之间距离不得过近，建议大于500米，请注意不要有重复的起算数据。
注意:
【辅助】－【计算】－【一步转换参数】的求解过程与七参数求解相同,只不过七参数用的是“布尔沙”模型,它必须是标准的坐标系求解（如ＢＪ５４，西安８０等坐标系）；“一步转换参数”用的是“一步法”模型,它可用在任意坐标系求解。
§8.3求解转换参数的操作
使用菜单【辅助】－【计算】－【转换参数】，进入“求解转换参数”视图：
求解转换参数
添加计算点
■“新建”按钮［０］：
新建一个求解转换参数转换文件；执行该功能，弹出“是否新建解算数据库文件”对话框，根据需要选择“YES”或“NO”
●“YES”：
新建解算数据库文件
●“NO”：
不新建解算数据库文件
■“文件”按钮［７］：
执行该功能，则弹出下拉菜单，按相应数字键执行相应功能
●提取当前记录：
提取当前碎部记录文件中要参与转换参数解算的点
（碎部采集点和控制点坐标相关联）
●提取记录点：
提取碎部记录文件中要参与转换参数解算的点（碎部采集点和控制点坐标相关联），弹出“选择碎部记录文件”对话框，选择碎部记录文件确定即可
●转换文件另存为：
求解转换参数转换文件改名存盘
●读取转换文件：
打开求解转换参数转换文件
●添加到水准点库：
将求解转换参数点的高程残差作为“高程异常点”调入到水准点库中，以便求高程以合参数
■“解算”按钮［２］：
计算转换参数
■“切换”按钮［１］：
控制该点是否参与求参数；先选择点，再执行该功能。
如果点前打勾，则该点参与求参数；如果点前打叉，则该点不参与求参数。
★判断该点是否要参与求参数条件：
1、求解转换参数的点至少大于2
2、先使所有的点参与求转换参数解算；再看各个点的残差，若残差大，则该点不参与求参数
■“结果”按钮［６］：
弹出“转换参数设置”对话框，查看求出的转换参数
■“应用”按钮：
启用转换参数，可以使用菜单【设置】－【参数】－【平面转换】，查看“平面转换”对话框中“启用”前的方框已经打勾
■“加点”按钮［３］：
弹出“添加计算转换参数的点”的对话框，添加点
■“编辑”按钮［５］：
如果点的坐标有问题，选择该点，执行该功能，弹出“编辑”对话框，修改该点坐标
■解算结束后，按“ESC”键退出“求解转换参数”对话框，随后弹出“是否更新采集数据”对话框，若要更新，选择“YES”,若数据量很大，可以选择“NO”，在数据导出前，执行菜单【文件】－【数据更新】即可。
求解转换参数也可以使用两种方式（近似求解七参数。
注意：
这里的当地坐标是指所选坐标系经投影得出的平面坐标，工程坐标则是已知坐标。
）：
1.已知起算数据：
已知一组点的工程坐标和当地坐标。
采用逐个“加点”的方法建立起算数据；注意：
此处输入工程坐标XYH时,查看格式仍为当地XYH格式，而没有工程坐标XYH的查看格式了。
2.后处理法：
已知一组点的工程坐标和实际位置，但是不知道它的当地坐标。
⑴此时先选择当地坐标系统，如果已知七参数，就设置相应当七参数；如果未知七参数，则关闭七参数或者设置为零；
⑵关闭转换参数或者设置为零；在一个已知点上使用单点定位设置基准站；
⑶移动台使用同样的坐标系统和七参数、转换参数设置，分别采集各个已知点的当地坐标，同时与其工程坐标对应起来（对应方法见步骤4），在采集各个已知点的过程之间允许对等待采集的碎部点进行采集，例如在采集B点之前对A到B之间经过的碎部点进行采集，所得到的坐标将在参数求解以后由手簿自动更新；
⑷建立点的对应关系：
在控制点（例如B）上记录点，在弹出的对话框中选择“控制点”选项，然后在右侧的详细中添加当地控制点（例如BGC），选择控制点类型为当地XYH，确认后输入相应的控制点坐标，再确认即可以看到相应（如下图建立B与BGC）的对应关系：
添加已知点
⑸采集结束后，如果开始时未知七参数，同上求解出七参数（或者关闭七参数，但是求解转换参数以后将不得对七参数进行修改，否则需要重新求解转换参数），然后更新数据；
记录
⑹然后在求解转换参数窗口中使用“文件”－“提取当前记录”，通过此方法建立一组起算数据；如果您的操作获得的起算数据为空，可能是您在添加控制点时未指定类型为当地XYH，此时需要进入“控制点库”修改相应的控制点的类型为当地XYH后重试；
控制点
⑺通过“解算”后可以得到一组“转换参数”，并且可以看见在此参数下各个已知点的残差；
⑻手动筛选精度较高的已知点作为新的起算数据，然后重新“解算”；
⑼最终获得最佳“转换参数”，退出求解转换参数窗口并更新数据，就可以获得等待采集的碎部点经过“转换参数”改正的工程坐标；
⑽求解转换参数时需要注意，已知点之间距离不得过近，建议大于500米，请注意尤其不要有重复的起算数据；另外如果获得的比例参数小于0.97或者大于1.03，则您的起算数据很可能有错误，请检查您之前的操作。
§8.4常见工程施工中求解参数的设计方案
求解七参数与求解转换参数可以选择单独使用或者混合使用，并且可以通过在已知点设置基准站、在任意点设置基准站、施工前求解、施工中求解、施工后求解等多种组合，针对不同的工程设计不同的方案。
比较常用的设计方案有一下几类：
类型
操作方法
适用工程
补充说明
一个已知点求解近似七参数
单点定位求解近似七参数设置基准站
测区范围较小（小于10平方公里）；
已知当地坐标，如北京54；
操作简单；
坐标精度比较差；
多个已知点求解七参数
静态控制测量求解七参数
测区范围较大（大于30平方公里）；
已知当地坐标，如北京54；
操作复杂；
坐标精度比较好；
多个已知点求解转换参数
单点定位在已知点设置基准站，移动台分别采集多个已知点，可以包括基准站。
采集基准站方法：
设置好基准站后采集
测区较小或者较大（小于30公里）；
已知工程坐标，如自定义坐标系；
操作简单；
控制点范围以内精度较高；
施工前确认预定的控制点适合于架设基准站，无大面积遮挡，无大功率电台或者天线；
多个已知点求解转换参数
单点定位在任意点设置基准站，移动台分别采集多个已知点
测区较小或者较大（小于30公里）；
已知工程坐标，如自定义坐标系；
操作简单；
控制点范围以内精度较高；
架设基准站比较自由，无大面积遮挡，无大功率电台或者天线；
§8.5计算高程拟合参数
使用菜单【辅助】－【计算】－【高程拟合参数】，进入“计算高程拟合参数”视图：
高程拟合参数
■“解算”按钮［2］：
计算转换参数
■“切换”按钮［1］：
控制该点是否参与求参数；先选择点，再执行该功能。
如果点前打勾，则该点参与求参数；如果点前打叉，则该点不参与求参数。
★判断该点是否要参与求参数条件：
先使所有的点参与求参数解算；再看各个点的残差，若残差大，则该点不参与求参数
■“结果”按钮［6］：
弹出“拟合参数设置”对话框，查看求出的拟合参数
■“应用”按钮［4］：
启用高程拟合参数
■“加点”按钮［3］：
弹出“添加计算高程拟合参数的点”的对话框，添加点
■“编辑”按钮［5］：
如果点的高程有问题，选择该点，执行改功能，弹出“编辑”对话框，修改该点高程
■解算结束后，按“ESC”键退出“计算高程拟合参数”对话框，随后弹出“是否更新采集数据”对话框，若要更新，选择“YES”,若数据量很大，可以选择“NO”，在数据导出前，执行菜单【文件】－【数据更新】即可。
■参与计算高程拟合参数的点，可以使用【辅助】－【计算】－【七参数】或【转换参数】中的“文件”按钮里的“添加到水准点库”的方法。
如下图：
图8-12水准点库
注意：
X、Y为经过各参数转换后的工程坐标，即工程要求的最终坐标；H为手簿采集的最初高程值。
§8.6计算两点间距离
使用菜单【辅助】－【计算】－【两点间距离】，进入“两点间距离”视图：
点击“指定[A]”按钮选择第一个点,点击“指定[B]”按钮选择第二个点,如下图：
点击“计算[C]”,则可计算出两点间的平距、斜距、方位角和坡比。
如下图所示：
§8.7计算交点
如上图所示，“线段１”中输入直线１的首尾坐标值。
可点击“GPS”用移动站采集当前坐标，也可点击“库”在坐标库中选择已保存的坐标库。
“线段２”操作同上述。
当输入了“线段１”、“线段２”的坐标后，点击“计算”，在对话框中显示两直线的交点坐标。
§8.8计算夹角
分别输入“端点１”、“交点”、“端点２”的坐标值，点击“计算”，解算出“夹角”。
坐标值可通过点击“GPS”，用移动站采集当前，也可以点击“库”在坐标库中选择已保存的坐标值。
“锐角”打勾，计算两条直线形成的锐角，否则解算钝角。
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