1 前言

飞马无人机管家差分系统获取的是WGS84坐标下的曝光点的高精度位置信息，但在实际应用中，工程往往是地方坐标系（控制点的坐标系），要想差分系统发挥其高精度的作用，需要将差分解算出来的WGS84坐标转换到地方坐标系下，否则按照一般软件的默认七参数参数坐标转换带来的误差会影响差分的精度。

本文主要讲述由无人机管家差分解算出来的结果如何转换到控制点坐标系下。

听众基础：了解无人机管家差分处理，空三处理流程，对坐标系有初步了解。

2 坐标系、高程系简介

1）坐标系定义

用于研究地球上物体的定位与运动，是以旋转椭球为参照体建立的坐标系统

                       

定义坐标系的要素：原点位置、尺度与坐标轴指向，还包括一些天文，物理，地球等参数，若采用大地坐标形式，还需要椭球元素。

坐标系分为两大类：地心坐标系和参心坐标系

参心坐标系：1954年北京坐标系，1980年国家大地坐标系，

地心坐标系：WGS84世界大地坐标系（GPS导航采用），CGCS2000国家大地坐标系（北斗导航采用）

2）坐标系及表达形式

（1）空间大地坐标系：B L H

 

（2）空间直角坐标系: X Y Z

（3）投影平面直角坐标系:x  y  h

投影：球面坐标转换为平面坐标

高斯克吕格：等角横切圆柱投影 3度分带、6度分带

，赤道投影为横轴Ｙ，两轴交点几位各带的坐标原点。为避免出现负值，在投影中将坐标轴西移５００公里当起始轴。为区别某一坐标高斯平面直角坐标系系统属于那一带，通常在横轴坐标前加上带号。

如(4231898,21689666)，其中21即为带号

UTM投影：

将北纬84度至南纬80度之间按经度分为60个带,每带6度.从西经180度起算，

带号：对于中国，在高斯6度带号的基础上加30

注意：测量坐标系和数学坐标系的xy顺序是反的。

地方独立坐标系：

基于限制变形，以及方便实用科学的目的，在许多城市和工程测量中，常常会建立适合本地区的地方独立坐标系。

3) 高程系统

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H：以参考椭球面为基准面的高程系统，也称为椭球高。

正高系统H_g：以大地水准面为基准面的高程系统

正常高系统Hr：是以似大地水准面为基准的高程系统。

我国采用的是正常高系统，主要有1956年黄海高程系统和1985国家高程基准

工程建设主要采用的是1985高程基准

高程异常（ζ）： 大地高与正常高的差异叫做高程异常。

一般：

大地高（GPS直接获取的，椭球高）正常高（水准仪量测的，水准高）

 

实际应用中

控制点坐标系一般为：平面坐标+水准高

GPS获取一般为：经纬度坐标+椭球高

3 坐标系转换

由于GPS采用坐标系为WGS84坐标系，而我们国家，实际采用一般为80, 2000，54，或地方坐标系。因此存在坐标转换。

1）转换模型介绍

同一椭球下的坐标转换是严密的。不同椭球下的坐标转换是不严密的。坐标转换方法：

七参数（三维，ｘｙｚ平移，ｘｙｚ旋转，尺度变化ｋ），需要在一个地区需要三个以上的已知点。

7参数是根据3个或以上控制点在2个空间直角坐标系中的坐标计算得到。

四参数（只考虑平面）：　X平移，Y平移，旋转角度a，尺度变化K。4参数是根据2个或以上控制点在2个空间直角坐标系中的坐标计算得到

高程则通过高程拟合方式。

RTK中常见的模型：

由于采用不同的点可能导致计算的转换参数不一致，因此建议差分的转换和RTK控制点的转换方式一致。

2）RTK获取控制点方式

首先控制点的获取一般采用RTK进行，其一般的获取方式是：

1）连接CORS站进行控制点量测，一般内置有经纬度改正及转换参数信息

2）架设一台基站（已知点或位置点），接收机联测基站，根据提供的已知点坐标，采用电子手薄进行平差及转换参数计算，然后进行控制点的量测

差分转换则利用相同的方式转换即可。

3) F200差分处理流程

Ø 基站数据提供wgs84经纬度，

    基站坐标量测须和控制点量测时的观测条件一致，这样才能公用一套坐标转换参数，保证差分数据的准确性。其对应的平面坐标也可记录，作为参考。

若：控制点为连接cors站获取的经纬度坐标和平面坐标，则差分基站的坐标也必须是连接cors站获取的经纬度数据。

若：控制点为某几个已知点联测平差得到的经纬度，平面坐标。则基站同。

若：控制点为独立的坐标量测方式，则基站同。但其可能和国家联测坐标存在一定偏移。

Ø GPS 差分解算

   若后续坐标转换参数为三维七参数，则基站坐标为：wgs84经纬度+椭球高

    若后续只进行平面坐标转换，则基站坐标可为 wgs84经纬度+水准高

Ø 坐标转换：解算出的高精度差分数据后，采用和控制点一样的转换参数，转换到地方坐标系或国家坐标系下，控制点的转换参数控制范围需包括测区范围。

Ø 无人机管家差分工程：数据处理时采用转换好的平面坐标进行PPK处理。

4)坐标转换流程

七参数模型的实质是用一个局部椭球去拟合地方坐标系的形态；所以转换后获得的地方椭球高就是水准高。

平面+高程拟合：平面用四参数模型拟合，高程方向则用二次曲面等模型来拟合。这样分开处理的模式相对七参数模型自由度更高。但是由于四参数模型参数较少，表达能力较弱，通常只用于小区域坐标转换。

不同软件可能使用方法不同，请确认清楚参数再使用。本文主要介绍HGO软件的坐标转换流程。

（1）数据准备

四参数解算要求至少有两组控制点进行解算，一组控制点进行验证；七参数解算要求至少三组控制点进行解算，一组控制点进行验证。在使用HGO进行解算时，需将坐标整理成标准格式，具体要求为：ID,B,L,H,N,E,U。逗号需使用英文输入下的符号，经纬度需编辑成度分秒的格式，中间用英文输入下的冒号隔开。

（2）参数设置

将HGO软件打开后，选择工具下的坐标转换，进入到坐标转换界面；

图1选择工具-坐标转换

图2坐标转换界面

在进行参数解算前，要先设置椭球及投影参数。在坐标转界面下选择参数设置，进入到图3所示界面，在椭球设置下选择相应的源椭球及当地椭球；在投影设置下，选择最终的投影方法，，如果转换结果需要添加带号，则将加带号处的False改为True即可。

参数设置完成后，单击保存，退出界面即可。

图3参数设置

（3）参数解算

图4实用工具-参数计算器

选择实用工具下的参数计算器，进入到参数解算界面，如图6所示。

单击导入文件，将编辑好格式的点坐标文件导入，选择计算七参数或四参数加高程拟合，若计算四参数及高程拟合，先选择高程拟合模型，软件提供三种拟合模型，分别为固定差改正、平面拟合及二次曲面拟合。

图5参数解算界面

导入文件格式：

ID,源投影坐标BLH，目标投影坐标ENU

如下：

P1,39:14:52.02640,109:45:42.08874,1252.706816,4346717.9500,395427.2870,1311.2930

以四参数加高程拟合为例，点击计算后，在结果窗口内显示此次计算结果，可将结果拷出保存。也可点击生成坐标系统，在软件内进行保存。

图6四参数及高程拟合结果

（4）投影变换

• 文件格式整理

飞马无人机管家差分解算出来的坐标格式为十进制度，因此将其转换为度分秒格式。如文件中要求。

ID,纬度,经度,高（ID,度：分：秒, 度：分：秒,椭球高）

• 投影转换

选择文件功能

设置输入：整理好的格式文件

输出：转换后的路径

点击正算。

转换后坐标如下：

11DSC00002, 4345094.188，395925.989，1685.656

11DSC00003，4345064.188，395957.989，1688.655

备注： 在无人机管家进行作业时候导入转换后坐标，软件自动识别为本地坐标系。

直播视频链接：链接：http://pan.baidu.com/s/1dF4FQlb 密码：4wyb

另四参数七参数属于保密信息，望大家不要随意传播，图中的数值非真实信息，仅用作流程使用。

个别图片、定义引自网络或前辈，非小编独创！感谢原作者！

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