基于CGCS2000的独立坐标系建立方案的选择方法与流程

本发明涉及大地测量学与测量工程领域，尤其是涉及一种基于cgcs2000椭球的历史数据转换工作量较小的地方独立坐标系建立方案的选择方法。

背景技术：

1、随着城市建设的高速发展和精细化治理对地理空间信息的需求越来越大，对测绘基准也提出了更高的要求。目前使用的上海平面坐标系统，始建于上世纪50年代，基于克拉索夫斯基参考椭球建立，由于受当时科技发展水平的限制，坐标系下的大地控制点的相对精度仅为10-6；需要通过坐标转换才可与2000国家大地坐标系成果产生联系，使得先进的对地观测技术所获取的空间坐标成果在转换中存在一定精度损失。而cgcs2000具有地心、三维、高精度等特点。建立基于cgcs2000的城市坐标系，可满足数据更新频率高、定位精度高、获取成果手段快速方便等需求。同时，可实现与国家坐标系无精度损失的相互变换，有利于地方和国家成果的转换，推动自然资源、经济建设、航空航天、陆海一体、遥感监测等各领域数据的深度融合。随着cgcs2000坐标系的推广应用，探索基于cgcs2000椭球的城市相对独立的平面坐标系的需求越来越迫切。

技术实现思路

1、本发明主要是解决基于cgcs2000框架下的城市建设相对独立坐标系后新老独立坐标系相同点位坐标差异值最小的问题，提供了一种基于cgcs2000椭球的历史数据转换工作量较小的地方独立坐标系建立方案的选择方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种基于cgcs2000的独立坐标系建立方案的选择方法，包括以下步骤：

4、步骤1：单纯移动中央子午线，计算区域范围内均匀分布的多个gnss控制点的平均点位差；基于计算得到的平均点位差选取cgcs200坐标系建立方法，并选择独立坐标系的建设模型；

5、步骤2：以分别以长度变形有效覆盖最大化、点位差最小化和兼顾长度变形有效覆盖最大化与点位差最小化为原则设计建立方案，并以区域平面坐标系中的中央子午线l0和投影面高度h0作为初始值，设置cgcs2000椭球下搜索步长δl、δh，分别对三种建立方案进行迭代搜索，获得各建立方案的最佳参数；

6、步骤3：衡量三种建立方案在最佳参数下各考察指标与原独立坐标系的差异，并选取差异最小的作为独立坐标系的建立方案。

7、进一步的，所述cgcs200坐标系建立方法包括高斯投影于参考椭球面上任意带平面直角坐标系和高斯投影于抵偿高程面的任意带平面直角坐标系。

8、进一步的，所述选取cgcs200坐标系建立方法步骤包括：

9、单纯移动中央子午线，计算区域范围内均匀分布的多个gnss控制点的平均点位差；

10、若平均点位差小于5cm，则采用高斯投影于参考椭球面上任意带平面直角坐标系建立独立坐标系模型；

11、若平均点位差大于等于5cm，则采用高斯投影于抵偿高程面的任意带平面直角坐标系建立独立坐标系模型。

12、进一步的，所述长度变形有效覆盖最大化原则下设立方案的迭代搜索步骤包括：

13、以区域平面坐标系的中央子午线l0和投影面高度h0为初始值，以1m为搜索步长，迭代搜索所有gnss控制点满足长度变形全部有效的最佳投影面高程h1；

14、以中央子午线l0和迭代搜索得到的最佳投影面高程h1为初始值，以0.00001″为搜索步长，迭代搜索点位差平均值最小的最佳中央子午线l1和南北方向偏移量。

15、进一步的，所述所有gnss控制点满足长度变形全部有效为所有gnss控制点均满足长度变形小于等于2.5cm/km。

16、进一步的，所述点位差最小化原则下设立方案的迭代搜索步骤包括：

17、以区域平面坐标系的中央子午线l0和投影面高度h0为初始值，以0.0001m搜索步长，迭代搜索获得多个gnss控制点的点位差平均值最小的投影面高程h2；

18、以区域平面坐标系的中央子午线l0和迭代搜索得到的点位差平均值最小的投影面高程h2为初始值，以0.00001″为搜索步长，迭代搜索点位差平均值最小的最佳中央子午线l2、加常数。

19、进一步的，所述gnss控制点的点位差平均值最小需满足平均点位差小于0.025m。

20、进一步的，所述兼顾长度变形有效覆盖最大化与点位差最小化的建立方案为：将区域中心位置的cgcs2000坐标系坐标所通过的中央经线l3固定，并优先满足点位差最小化；

21、以h0为初始值，以0.0001m搜索步长，迭代搜索获得156点点位差平均值最小的投影面高程h3和南北方向偏移量。

22、进一步的，所述点位差最小化原则和兼顾长度变形有效覆盖最大化与点位差最小化建立方法迭代搜索最佳参数后，对最佳参数下长度变形有效覆盖率进行评估。

23、进一步的，所述长度变形有效覆盖最大化原则建立方法的考察指标包括控制点平均点位差、点位差小于5cm的控制点个数以及点位差小于5cm的控制点占总控制点的百分比；

24、所述点位差最小化原则建立方法的考察指标包括控制点长度变形值；

25、所述兼顾长度变形有效覆盖最大化与点位差最小化原则建立方法的考察指标包括控制点平均点位差、点位差小于5cm的控制点个数以及点位差小于5cm的控制点占总控制点的百分比。

26、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

27、1)在相关城市开展基于cgcs2000椭球的地方独立坐标系建设时，通过本发明提供的坐标系建立方案的选择方法，能够建立与原有独立坐标系误差最小的cgcs2000框架下地方独立坐标系，又能实现城市已有成果坐标转换工作量最小。

28、2)通过本发明提供的坐标系建立方案选择方法，建立的cgcs2000框架下地方独立坐标系与原有独立坐标系误差较小，使得非高精度的工程项目和业务系统，其数据无需进行坐标转换，节省了大量的时间和成本。

技术特征：

1.一种基于cgcs2000的独立坐标系建立方案的选择方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于cgcs2000的独立坐标系建立方案的选择方法，其特征在于，所述cgcs200坐标系建立方法包括高斯投影于参考椭球面上任意带平面直角坐标系和高斯投影于抵偿高程面的任意带平面直角坐标系。

3.根据权利要求2所述的一种基于cgcs2000的独立坐标系建立方案的选择方法，其特征在于，所述选取cgcs200坐标系建立方法步骤包括：

4.根据权利要求1所述的一种基于cgcs2000的独立坐标系建立方案的选择方法，其特征在于，所述长度变形有效覆盖最大化原则下设立方案的迭代搜索步骤包括：

5.根据权利要求4所述的一种基于cgcs2000的独立坐标系建立方案的选择方法，其特征在于，所述所有gnss控制点满足长度变形全部有效为所有gnss控制点均满足长度变形小于等于2.5cm/km。

6.根据权利要求1所述的一种基于cgcs2000的独立坐标系建立方案的选择方法，其特征在于，所述点位差最小化原则下设立方案的迭代搜索步骤包括：

7.根据权利要求6所述的一种基于cgcs2000的独立坐标系建立方案的选择方法，其特征在于，所述gnss控制点的点位差平均值最小需满足平均点位差小于0.025m。

8.根据权利要求1所述的一种基于cgcs2000的独立坐标系建立方案的选择方法，其特征在于，所述兼顾长度变形有效覆盖最大化与点位差最小化的建立方案为：将区域中心位置的cgcs2000坐标系坐标所通过的中央经线l3固定，并优先满足点位差最小化；

9.根据权利要求6-8任一所述的一种基于cgcs2000的独立坐标系建立方案的选择方法，其特征在于，所述点位差最小化原则和兼顾长度变形有效覆盖最大化与点位差最小化建立方法迭代搜索最佳参数后，对最佳参数下长度变形有效覆盖率进行评估。

10.根据权利要求1所述的一种基于cgcs2000的独立坐标系建立方案的选择方法，其特征在于，

技术总结
本发明涉及一种基于CGCS2000的独立坐标系建立方案的选择方法，包括以下步骤：单纯移动中央子午线，计算区域范围内均匀分布的多个GNSS控制点的平均点位差，选取CGCS200坐标系建立方法，并选择独立坐标系的建设模型；以分别以长度变形有效覆盖最大化、点位差最小化和兼顾长度变形有效覆盖最大化与点位差最小化为原则设计建立方案，并以区域平面坐标系中的中央子午线L<subgt;0</subgt;和投影面高度H<subgt;0</subgt;作为初始值，分别对三种建立方案进行迭代搜索，获得各建立方案的最佳参数；衡量三种建立方案在最佳参数下的误差，并选取误差最小的作为独立坐标系的建立方案。本发明选择的方法建立的坐标系与老独立坐标系相同点位坐标差异值最小，历史数据转换工作量小。

技术研发人员：陈浩,陈晓岚,郭功举,张唯,汪章辉
受保护的技术使用者：上海市测绘院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12