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坐标转换算法研究与软件实现

作　者: 姜楠
导　师: 余学祥
学　校: 安徽理工大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 坐标系坐标转换转换参数公共点精度
分类号: P226.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着以全球导航定位技术为主导的现代空间定位技术的迅猛发展,研究不同坐标系统之间的转换关系,分析其中的影响因素,从而实现各类坐标系间的高精度转换,保证测绘成果能够精确地转入目标坐标系下使用,并能够在最大程度上地利用已有测绘成果和资料,在现阶段便具有了重要的理论意义和实用价值。本文从测量坐标系的基本理论出发,介绍了地球椭球的基本概念和我国常用的坐标系,叙述了实现各类坐标系统转换的方法,并重点研究了利用公共点求解坐标转换参数的不同方法。针对最小二乘原理无法有效地抵抗粗差,并经常由于量纲问题产生病态方程的缺点,给出了基于抗差估计的坐标转换参数求解模型和实现了独立解算平移、尺度和旋转参数的解耦算法。根据相关理论,设计完成了一套功能齐全的坐标系统转换软件,可以实现不同形式的坐标转换。软件界面设计简洁友好,操作简单,计算精度能够满足日常测绘工作的要求,并提供了数据库功能和参数设置功能从而能够有效地利用和保留已知信息。结合实例,对软件性能进行测试,验证软件的可行性和准确性。计算最小二乘法与解耦算法的在不同转换方案下的精度,比较两者的优缺点,分析公共点分布及粗差对于求解坐标转换参数的影响,并在此基础上研究抗差估计理论在坐标转换中适用性和局限性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-14
1 绪论  14-19
  1.1 课题研究的背景与意义  14-15
    1.1.1 课题研究的背景  14-15
    1.1.2 课题研究的目的及意义  15
  1.2 国内外研究现状  15-17
  1.3 研究内容与技术路线  17-19
    1.3.1 研究的主要内容  17
    1.3.2 研究的技术路线  17-19
2 测量坐标系的基本理论  19-26
  2.1 地球椭球的基本概念  19-20
  2.2 坐标系统的定义与分类  20-21
  2.3 高斯投影  21-22
  2.4 我国常用的坐标系统  22-26
    2.4.1 1954北京坐标系  22-23
    2.4.2 1980西安坐标系  23
    2.4.3 WGS-84坐标系  23-24
    2.4.4 2000国家大地坐标系  24-26
3 测量坐标转换的基本理论  26-38
  3.1 引言  26
  3.2 常用的坐标表现形式  26-27
    3.2.1 空间直角坐标  27
    3.2.2 大地坐标  27
    3.2.3 平面直角坐标  27
  3.3 同一基准下坐标系转换  27-32
    3.3.1 大地坐标与平面坐标之间的转换  27-30
    3.3.2 空间直角坐标与大地坐标之间的转换  30-31
    3.3.3 空间直角坐标与平面坐标之间的转换  31-32
    3.3.4 坐标换带计算  32
  3.4 坐标基准转换  32-38
    3.4.1 平面坐标转换  33-34
    3.4.2 不同空间直角坐标系之间的转换  34-35
    3.4.3 不同大地坐标系之间的转换  35-38
4 坐标转换参数求解方法研究  38-50
  4.1 基于最小二乘的转换参数求解模型  38-40
  4.2 基于抗差估计的转换参数求解模型  40-42
  4.3 坐标转换参数的解耦算法  42-48
    4.3.1 解耦算法的相关概念  43-44
    4.3.2 求取四参数  44-46
    4.3.3 求取七参数  46-48
    4.3.4 小结  48
  4.4 高程未知的二维坐标与三维空间坐标的七参数转换模型  48-50
5 软件设计与实例验证  50-73
  5.1 软件功能设计  50-52
    5.1.1 开发工具  50
    5.1.2 功能设计  50-52
  5.2 数据文件格式说明  52-53
    5.2.1 直角坐标数据文件格式  52
    5.2.2 大地坐标数据文件格式  52
    5.2.3 度分秒-度-弧度格式  52-53
  5.3 软件说明与功能实现  53-60
    5.3.1 软件菜单  53-54
    5.3.2 相同椭球基准下坐标转换的实现  54-56
    5.3.3 平面直角坐标转换的实现  56-58
    5.3.4 空间直角坐标转换的实现  58-59
    5.3.5 高斯投影换带计算的实现  59-60
  5.4 实例验证  60-73
    5.4.1 精度评定  60-62
    5.4.2 算例  62-73
6 结论与展望  73-75
  6.1 结论  73
  6.2 存在的问题及发展方向  73-75
参考文献  75-78
致谢  78-79
作者简介  79

坐标转换算法研究与软件实现

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