Трансформация координат и модели высоты

Трансформации и модели высот Обзор
Различные типы координат
Типы трансформаций
Classical 3D
Onestep
Twostep
Модели высот
Модели геоида

WGS84 геоцентрические и геодезические координаты
Одна и та же точка P может быть представлена в системе WGS84 двумя различными типами координат:
Для пересчета координат из одного типа в другой достаточно указать параметры эллипсоида WGS84

Местная системы координат
Координаты точки P можно определить в «местной» системе координат
Однако существует множество местных систем координат
Геоцентрические координаты точки P в местной системе могут отличаться от геоцентрических координат WGS84
Для пересчета координат из одной системы в другую используется классическое преобразование координат по методу Бурши-Вольфа (или Молоденского) называемое Classic 3D трансформацией, для которого необходимо знать следующие значения
Сдвиг начала координат - dx, dy и dz
угол разворота осей Ry, Ry, Rz
Масштабный коэффициент
На пример, dx=100, dy=100, dz=100

Связь местных и WGS84 геоцентрических координат
После того, как мы ввели параметры преобразования между системами существует однозначная взаимообратная связь, и мы можем пересчитывать координаты из WGS84 в местную систему и обратно

Связь между местными геоцентрическими и геодезическими координатами
Связь между местными геоцентрическими и геодезическими координатами осуществляется также как и в случае с WGS84
Для пересчета координат из одного типа в другой достаточно указать параметры локального эллипсоида
Местные Геоцентрические коорд.: X, Y, Z
P = 4264750.810 X
724189.202 Y
4672114.4546 Z

Связь местных геодезических и плоских координат (1)
Для большинства задач удобнее работать в плоской системе координат
Для пересчета из местных геодезических координат в плоские и обратно необходимо задать проекцию
Существует множество проекций:
Меркатора, Ламберта, Кассини,
При проецировании геодезические координаты преобразовываются в плоские параллельно линиям сетки (север, восток)
Тип используемой проекции зависит от размеров и формы территории, типа решаемых конкретных задач и т.д....

Связь местных геодезических и плоских координат (2)
Таким образом можно определить взаимообратную связь между координатами
Для пересчета координат из одного типа в другой достаточно указать параметры проекции

Различные типы координат
WGS84 координаты
Как происходит пересчет между системами
Геодезические
геоцентрические
Местные координаты
геоцентрические

Трансформация Classic 3D

Вычисление параметров трансформации Classic 3D (1)
Укажите пары точек по которым будет производиться трансформация
Массив WGS84 координат
Массив местных координат

Вычисление параметров трансформации Classic 3D (2)
Просмотрите невязки для оценки и отключения «плохих» пунктов
Можно просмотреть и сохранить параметры трансформации

Сведения о трансформации Classic 3D
Может использоваться как в LGO так и в инструменте
Необходимо иметь плановые координаты и высоту не менее трех точек
(параметры могут быть рассчитаны и при меньшем количестве точек, однако это не рекомендуется)
Необходимо знать параметры локального эллипсоида и параметры проекции (и геоид)
Нельзя посчитать отдельно плановую трансформацию отдельно от высотной
Для точек, которые используются в расчете должны быть известны плановые координаты и высота
Может использоваться при сколь угодно больших размерах сети
В действительности, масштаб ограничен точностью местных координат

Невозможно использовать, если:
неравномерная сетка
Проекция / Эллипсоид неизвестны
Менее 3 известных точек
Не все точки имеют плановые координаты и высоту
Ограничения трансформации Classic 3D
WGS84 Co-ordinate Side
Local Co-ordinate Side

Трансформация 1 Step
Массив WGS84 координат
Трансформация 1 Step позволяет напрямую преобразовывать координаты из WGS84 в местную плоскую систему координат
геоцентрические
Массив местных координат

Трансформация 1 Step
Массив WGS84 координат
Как это работает...
Геодезические
Геоцентрические
Массив местных координат

Трансформация 1 Step – Как это работает…?
Для пространственной трансформации координат из WGS84 в местную плоскую систему, координаты сначала трансформируются в плоскую “предварительную” систему с помощью «эскизной» проекции (Поперечный Меркатор)
После этого рассчитывается Трансформация Classical 2D
Плановая и высотная трансформация рассчитывается отдельно, но 1 steps может применяться только для ограниченной территории

Сведения о 1 Step трансформации
Может использоваться как в LGO так и в инструменте
Не нужно знать параметры локального эллипсоида и картографической проекции
Достаточно одной единственной точки для расчета параметров
Не рекомендуется
Невозможно рассчитать разворот и масштаб
Возможно использовать различные наборы точек для плановой и высотной трансформации
Можно сопрягать отдельно Плановые, Высотные, Планово-высотные
Но может использоваться только на ограниченной территории
Не рекомендуется использовать больше чем на 10 км, в зависимости от величин искажения

Two-Step трансформация
Объединяет преимущества Classic 3D и Onestep трансформации
Плановая и высотная трансформация рассчитывается отдельно (как в Onestep)
НО: Теперь используется
Эллипсоид и картографическая проекция для местной системы
Предварительная Classical 3D трансформация
Не существует ограничения по площади применения ...

Трансформация Two-Step
Массив WGS84 координат
Как это работает...
Геоцентрические
Массив местных координат
“правильная” местная плоская

LGO и программное обеспечение приемника...

Сведения о TwoStep трансформации
Может использоваться как в LGO так и в инструменте
На первом этапе производиться Пре-трансформация
При необходимости может быть использована нулевая пре-трансформация
Необходимо знать параметры местного эллипсоида и проекции
Возможно использовать различные пары точек для плановой и высотной трансформации
Можно сопрягать отдельно Плановые, Высотные, Планово-высотные
Нет существует ограничения по площади применения

Сведения о Интерполяции
Может использоваться только в LGO
Рассчитывает параметры трансформации основываясь на аффинном преобразовании и использованием метода коллокации для определения систематической составляющей ошибок
GPS координаты сжимаются/растягиваются/искажаются на локальную сетку
Это может быть хорошо/плохо
Можно указать уровень искажений
Нет необходимости знать локальный геоид и эллипсоид
Плановые и высотные параметры могут быть рассчитаны раздельно
Площадь ограничена примерно 10 км

Сведения о StepWise (пошаговой) трансформации
Может использоваться только в LGO
Комбинация Classic 3D трансформации и интерполяции
Метод Classic 3D используется для плановой трансформации
Метод интерполяции используется для высотной трансформации
Может быть задан уровень исажений
Плановые и высотные параметры могут быть рассчитаны раздельно
Необходимо знать параметры локального эллипсоида и проекции
Нет существует ограничения по площади применения

Модели высот и геоиды
Модели высот
Ортометрические и геодезические высоты (просто запомните)
Что такое режим высоты?
Какие эффекты от режима высоты?
Установка режима высоты (LGO и в инструменты)
Экспорт типов высот
Геоиды
Основы
Определение типа геоида
Когда рассчитывается N?
Использование моделей геоида в поле
Комбинация трансформации / геоида

Height Modes
Геодезическая высота это высота над эллипсоидом
С помощью LGO или инструмента можно получать из трансформации как те, так и другие…в зависимости от режима высоты
Ортометрическая высота это высота над геоидом

Режим высоты и системы кооринат
Быстрый обзор…
Режим высоты это Property of the Transformation.
All transformation types can be of mode Ellipsoidal or Orthometric
The Height Mode will determine how the resulting heights on the
Local side will be flagged
WGS84 heights
(Ellipsoidal only)
Local heights
Orthometric
or
Ellipsoidal
Transformation
Orthometric
or
Ellipsoidal

Seeing the Results of Height Modes
On the instrument ...
Seen in any panel where current position is shown
Either Ortho or Ellipsoidal can be
seen in local grid coordinates
Press Shift F2 to switch, if the geoid model allows…

Seeing the Results of Height Modes
LGO…
Seen in many places Points tab view, Property views….
In LOCAL view you can choose to see both Ellipsoidal and Ortho columns at the same time
In 84 view you can only ever see Ellipsoidal

How do you set the Height Mode?
LGO: Type depends on chosen selection

How do you set the Height Mode?
System 1200 instrument: Type can also be selected (and geoid model is used)!
Transferring Transformations between Sensor and LGO:
The Height Mode is retained when the Transformation is transferred from LGO to Sensor and vice versa

How do you Export the Height Types?
LGO only:
ASCII export, reports, … - choose height type
to be exported
If you choose wrong type…
LGO and Sensor:
Format Files (.frt) - choose height type when creating Format File
If you choose wrong type you will get height = 1.00 (or other default)!