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干货|四参数与七参数坐标转换含义及区别

来源:三维前沿    查看次数:    发表时间:2020-08-06 14:27:24
无人机倾斜摄影三维建模坐标转换是RTK技术里不可缺少的重要部分。不同坐标系,其椭球体的长半径,短半径和扁率是不同的。比如我们常用的四种坐标系北京54、西安80、WGS84、CGCS2000所对应的椭球体,它们的椭球体参数就各不相同。而不同空间直角坐标系之间的转换一般通过七参数或者四参数来实现坐标转换。
 
1、四参数
 
两个不同的二维平面直角坐标系之间转换通常使用四参数模型,四参数适合小范围测区的空间坐标转换,相对于七参数转换的优势在于只需要2个公共已知点就能进行转换,操作简单。
 
在该模型中有四个未知参数,即:
 
(1)两个坐标平移量(△X,△Y),即两个平面坐标系的坐标原点之间的坐标差值。
 
(2)平面坐标轴的旋转角度A,通过旋转一个角度,可以使两个坐标系的X和Y轴重合在一起。
 
(3)尺度因子K,即两个坐标系内的同一段直线的长度比值,实现尺度的比例转换。通常K值几乎等于1。
 
四参数的数学含义是:用含有四个参数的方程表示因变量(y)随自变量(x)变化的规律。
 
举个例子,在珠海既有北京54的平面坐标又有珠海的平面坐标,在这两种坐标之间转换就用到四参数。四参数的获取需要有两个公共已知点。
 
2、七参数
 
七参数一般采用布尔沙模型法,适合大范围测区的空间坐标转换,转换时需要至少3个公共已知点。因为有较多的已知点,所以七参数转换的坐标精度要高于四参数转换的坐标精度,但是操作较四参数法复杂。
 
七参数模型中有七个未知参数,即:
 
(1)三个坐标平移量(△X,△Y,△Z),即两个空间坐标系的坐标原点之间坐标差值。
 
(2)三个坐标轴的旋转角度(△α,△β,△γ)),通过按顺序旋转三个坐标轴指定角度,可以使两个空间直角坐标系的XYZ轴重合在一起。
 
(3)尺度因子K,即两个空间坐标系内的同一段直线的长度比值,实现尺度的比例转换。通常K值几乎等于1。
 
七参数其涉及到的七个参数为:X平移,Y平移,Z平移,X旋转,Y旋转,Z旋转,尺度变化K。
 
3、区别
 
适用范围不一样:四参数用于较小范围,七参数用于较大范围。
 
需要的控制点不一样:四参考最少需要2个控制点对,七参数最少需要3个控制点对。
 
转换结果不一样:四参数仅对平面转换。
 
可以说,四参数是用于两个平面直角坐标系之间的互相转换,而七参数是用于两个三维空间直角坐标系之间的转换。
 
四参数可以利用任意两个具有三维坐标的已知等级控制点求出,求解较为简单,也较容易理解;而七参数需要在测区布设一定密度的等级控制网点,利用整个网的WGS-84坐标系下的三维约束平差结果和当地坐标系统的二维约束平差结果及各点的高程解算,求解较为复杂,理解起来相对困难。

 
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