RTK使用CORS可以直接测量2000大地坐标,能满足很多项目平面测量需求,CORS测量的高程是2000大地高,而我国高程统一使用1985高。经常有朋友问,没有85高控制点(水准点),如何把CORS测量的高程转为85高?本文针对第3种方法详细说明,根据经验,基于EGM2008直接转换,精度大约50cm,若有已知水准点参与拟合,精度可以达到5cm以上。我找了一份RTK接CORS测量的地形点数据,分别演示没有水准点和水准点有两种情况,把2000大地高转为85高操作步骤。 本文读完需要10-30分钟,推荐收藏保存。 文中不足的地方欢迎留言讨论 A1.准备待转换数据及高程异常计算工具 A2.计算高程异常。 A3.使用高程异常拟合参数把2000大地高转为85高。 A4.转换完成 周边有85高控制点 B1.准备待转换数据及高程异常计算工具 B2.计算高程异常拟合参数。 B3.使用高程异常拟合参数把2000大地高转为85高。 B4.转换完成 A1准备待转换数据及高程异常计算工具坐标高程数据 一共5000个点,在Excel表格里打开如下图所示: 依次是点名、北坐标、东坐标、2000大地高 EGM2008高程异常计算工具 输入经纬度坐标计算高程异常值,有两个工具可选: 1)Alltrans EGM2008 Calculator。 2)高程异常网页版计算工具。 EGM2008相关概念详见【补充12-16】 EGM2008高程异常计算工具详见【补充17-18】 A2使用EGM2008计算高程异常任意选择测区内一个点P1坐标(111.43943119,26.388367),使用Alltrans EGM2008 Calculator计算高程异常。 Alltrans EGM2008 Calculator计算P1高程异常为:-18.437米 A3用高程异常把2000大地高转为85高高程转换原理及方法详见【补充9-11】 为方便理解原理,本文演示使用Excel进行高程转换,其他高程转换工具详见【补充19-21】 这5000个地形点所处区域地势相对平坦,普通工程测量高程异常值可视为一个固定值,在Excel里把所有点高程,统一减去高程异常。 85高=2000大地高-高程异常 A4转换完成如下图依次是点名、北坐标、东坐标、“85高”。 转换精度说明: 无已知水准点直接转换精度约50cm,是我根据多地数据测试经验得到的,实际误差可能更大或更小。 B1准备待转换数据及高程异常计算工具高程基本概念详见【补充1-8】 1.1 坐标高程数据 一共5000个点,在Excel表格里打开如下图所示: 依次是点名、北坐标、东坐标、2000大地高 1.2 测区之外的任意1-3个水准点。 已知水准点用于计算高程异常综合改正数,可提高转换精度。 已知水准点信息 点名A 1985高程613.986米; CGCS2000坐标高程为(26°45′46.1908″, 111°47′46.1908″, 596.77)。 1)Alltrans EGM2008 Calculator。EGM2008相关概念详见【补充12-16】 EGM2008高程异常计算工具详见【补充17、18】 B2计算高程异常拟合参数A点高程异常=596.77-613.986=-17.216米 Alltrans EGM2008 Calculator只支持度格式经纬度坐标,需要把度分秒格式转为度,A点度格式(111.79616411,26.762831)使用Alltrans EGM2008 Calculator计算A点高程异常为:-17.632米高程异常综合改正数,包含不同似大地水准面高程基准偏差、以及不同大地高偏差及其他偏差的改正数。高程异常综合改正数 = 高程异常2000-85 - 高程异常2008-84A点高程异常综合改正数 任意选择测区内一个点P1坐标(111.43943119,26.388367),使用Alltrans EGM2008 Calculator计算高程异常。Alltrans EGM2008 Calculator计算P1高程异常为:-18.437米高程异常拟合参数= 高程异常 + 高程异常综合改正数。P1点高程异常拟合参数= P1高程异常 + A点高程异常综合改正数。
B3用高程异常拟合参数把2000大地高转为85高高程转换原理及方法详见【补充9-11】 这5000个地形点所处区域地势相对平坦,普通工程测量高程异常值可视一个固定值,在Excel里把所有点高程,统一减去P1高程异常拟合参数。 85高=2000大地高-高程异常 为方便理解原理,此处演示用Excel进行高程转换,其他高程转换工具详见【补充19-21】B4转换完成如下图依次是点名、北坐标、东坐标、“85高”。 转换精度说明: 有水准点参与转换精度约5cm,是我根据多地数据测试经验得到的,实际误差可能更大或更小。转换精度由多种因素决定,提高精度的方法参考【补充23-24】。 欢迎继续往下看 ----------------------------补充10. 2000大地高转85高高程异常如何获取?补充11. 使用高程异常把2000大地高批量转为85高方法补充16. EGM2008模型格网分辨率选择及内插算法选择补充19. 高程转换软件_GnssLevelHight补充20. 高程转换软件_COORD GM(坐标转换工具)补充01高程概念示意图高程是大地测量很重要的一个基本概念,注册测绘师考试每年都有一个单选题,为方便理解,我找了一张珠峰高程概念示意图。 2020.12.8,中国、尼泊尔两国向全世界正式宣布,珠穆朗玛峰的最新高程为8848.86米。 如图所示,8848.86米,测算的是珠峰峰顶雪面。补充02正高/大地水准面大地水准面是地球天然存在的重力等位面,表面略有起伏的不规则球面。 大地水准面是正高的起算面,地面点沿重力线到大地水准面的距离就是正高。 正高在实际测量中几乎不用。 公开数据只用过一次 8848.86米 珠峰高程为何采用全球高程基准? 这是因为两国高程测量基准不同。我国采用的是基于黄海海平面的国家高程基准,尼泊尔采用的则是基于孟加拉湾平均海平面的高程基准。全球高程基准是根据全球的海平面得到的高程基准,由相关国际组织发布,具有权威性。 科普:珠穆朗峰位于中国与尼泊尔的国界线上。
补充03正常高/似大地水准面似大地水准面,在海洋上与大地水准面一致,在陆地上有差别,自然界中不存在,为测量计算方便,约定的一个表面略有起伏的不规则球面,无限接近于大地水准面。 似大地水准面是正常高的起算面,地面点沿重力线到似大地水位面的距离称为正常高, 我国目前采用的法定高程系统就是正常高。 不同的似大地水准面,高程基准不一样,在同一个点上高程会略有差异。 补充04大地高/参考椭球面参考椭球面自然界中不存在,为测量计算方便,人为指定的表面光滑的参考椭球面。 参考椭球面是大地高的起算面,从地面点沿法线到我们采用的参考椭球面的距离就是大地高。 常见的大地高有WGS84的大地高和CGCS2000的大地高。另外CGCS2000和WGS84两者的大地高也有细微差异。 使用RTK接CORS直接测量的高程就是大地高。 CORS账号8001端口对应ITRF2008,8002端口对应WGS84,8003端口对应CGCS2000。 RTK使用CORS账号时 端口配置为8002,RTK测量的高程就是84大地高 端口配置为8003,RTK测量的高程就是2000大地高
补充05高程异常参考椭球面与似大地水准面之间的差值。 高程异常值计算公式: 高程异常值=大地高 -正常高 例如:大地高为1573.00米,正常高为1587.00米, 高程异常为: ζ=H-h=1573-1587=-12m 高程异常为ζ=-12m。
补充0685高1985国家高程基准是我国现行的法定高程基准。 采用青岛验潮站1952~1979年的验潮资料,建立了1985国家高程基准。在观象山上建立永久水准原点,水准原点高出黄海平均海水面72.2604米。 依据“1985国家高程基准”推算国家水准网中各水准点的高程,作为全国的统一的高程控制系统。 为了区分1956黄海高程基准,称为1985国家高程基准,简称85高。 1985国家高程基准与1956黄海高程基准换算: 1985国家高程=1956年黄海高程-0.029(米) 所有工程建设控制点高程几乎都是85高。
补充072000大地高使用RTK接CORS账号测量,端口配置为8003,RTK测量的高程即2000大地高补充082000大地高与85高区别补充092000大地高如何转换为85高?因此,如果有高程异常,即可把2000大地高转换为85高。 例如:已知B点所在区域200085高程异常为-8.23米,B点使用CORS测量的2000大地高为1583米 hB=HB-ζB=1583-(-8.23)=1591.23米
补充102000大地高转85高高程异常如何获取?1)使用CORS测量已知85高控制点,根据公式计算, 精度有保障,如果现场没有85高控制点无法计算。 2)使用EGM2008大地水准面模型计算测区高程异常推算。 不依赖控制点,可计算全球任意点位高程异常值。 使用EGM2008有两点需考虑: (1) EGM2008与85高两者似大地水准面高程基准有细微偏差; (2) EGM2008参考椭球是WGS84,WGS84与CGCS2000坐标之间大地高的细微偏差。 补充11使用高程异常把2000大地高批量转为85高方法根据计算公式,在Excel里把所有点高程数据统一减去高程异常值,即可得到85高。(1)分别计算每一个点的高程异常,再根据高程异常值计算公式,把2000大地高转85高,基本不用。(2)选取有代表性的点,借助第三方坐标转换工具,先计算高程拟合参数,再利用拟合参数把2000大地高转85高。可选工具有:Coord GM、RTK手薄软件等其它坐标转换软件。补充12EGM2008大地水准面模型由来EGM2008是地球重力模型2008的简称。 它是 EGM96和 EGM84的继承者,由美国国家地理空间情报局(NGA)技术研究院 EGM 开发团队于2008年4月发布的最新一代全球超高阶地球重力场模型。该模型采用了GRACE卫星跟踪数据、卫星测高数据和地面重力数据等数据,提供的成果包括:2190阶次的全球重力场模型;全球5'x5'网格重力异常;全球1'x1'、5'x5'、25'x25'网格大地水准面;全球5'x5'网格垂线偏差。 补充13EGM2008大地水准面模型图EGM2008大地水准面模型图揭示全球高程异常变化规律,下图中红色区域高程异常为正,黄绿色过渡区域高程异常接近于0,蓝色区域高程异常为负。根据此图发现中国除了东北、东部沿海区域外,大部分区域高程异常都是负的。经常使用RTK测量的朋友们,可以看看自己RTK手薄计算转换参数后,高程拟合参数改正值,是否与此图自己所在区域趋势相匹配。补充14EGM2008用在测绘行业的意义1)在长距离水准测量中,可用于辅助检查水准测量的数据质量2)通过该模型计算全球任意点位WGS84大地高与EGM2008似大地水准面高程之间的高程异常值,再结合其他数据,进而推算2000大地高与85高与之间的高程异常值,把2000大地高转为85。3)RTK接CORS测量时,手薄APP加载EGM2008,可把RTK实时测量结果由2000大地高实时转为正常高4)RTK接CORS测量时,把2000大地高实时转为正常高,高程精度要求不高的项目可以勉强使用。如果加上少量85高控制点拟合,即可得到精度较高的85高。5)RTK接CORS测量时,手薄APP加载EGM2008,使用少量85高控制点参与计算即可显著提高远距离、大范围作业高程拟合精度参数精度。补充15EGM2008大地水准面模型文件下载主要有两个版本,一个是NGA官方发布的,一个是天宝定义的格式文件。Und_min1x1_egm2008_isw=82_WGS84_TideFree 1'x1' Database (Big Endian ) Und_min1x1_egm2008_isw=82_WGS84_TideFree_SE 1'x1' Database (Small Endian ) http://earth-info./GandG/wgs84/gravitymod/egm2008/egm08_wgs84.html 天宝定义了自已的大地水准面格网模型文件格式,其扩展名为GGF (Geoid Grid File),该文件为二进制文件,具有较高的压缩率。天宝官网提供了常用Geoid Grid File 的下载,格网分辨率有2.5′和1′两种。https://www./globalTRL.aspx?Nav=Collection-22914天宝提供的⼀款免费的转换管理工具用于裁切、查看和分析GGF文件。https://www./globalTRLTAB.aspx?Nav=Collection-37882补充16EGM2008模型格网分辨率选择及内插算法选择格网分辨率有1′x1′、2.5′x2.5′、5′x5′、10′x10′。Alltrans EGM2008 Calculator内插方法有4种:Bi-Quadratic、Bi-Linear、Triangulation、Nearest Neighbor。为测试不同分辨率和内插方法对高程异常计算精度的影响,我测试了1份数据测试。数百公里带状项目,沿线均匀分布85高控制点,随机抽取其中14个点,计算2000大地高与85高高程异常值,再采用EGM2008计算器计算高程异常值,具体如下表。3)由此可见,使用1′x1′格网模型不同内插方法得到值差异小于10′x10′,内插方法Bi-Quadratic得到的高程异常值更贴近实地高程异常变化趋势。补充17EGM2008高程异常桌面端计算软件软件名称 Alltrans EGM2008 Calculator NGA官方发布的高程异常计算器,软件主要功能有:1.根据经纬度坐标计算指定点的高程异常值;2.切割EGM2008大地水准面模型文件。3.批量导入点计算高程异常值。预置4种内插算法(Bi-Quadratic、Bi-Linear、Triangulation、Nearest Neighbor),输入经纬度坐标(度格式),点击计算输出4种内插算法的高程异常值。软件自带10′x10′的模型文件,也可加载NGA发布的EGM2008 1′x1′分辨率模型文件计算。补充18EGM2008高程异常在线计算Online geoid calculations网址:
https://geographiclib./cgi-bin/GeoidEval?input=26%B046%2733%22N+103%B00.6%27E&option=Submit 补充19高程转换软件_GnssLevelHight核心模块采用MATLAB程序语言编写(使用时需要安装MATLAB软件)。加载NGA发布的EGM2008 1′x1′分辨率模型文件计算。转换时需提供转换区域周围3-5个水准点,通过这几个点计算CGS2000与WGS84大地高&EGM2008与85高似大地水准面高程基准&其他偏差,故而可以实现优于5cm拟合精度。补充20高程转换软件_COORD GM(坐标转换工具)加载EGM2008文件,坐标转换时勾选高程拟合,即可把RTK接CORS测量的大地高转为正常高。加载天宝定义的EGM2008.ggf文件,可选1′或2.5′分辨率模型文件计算。补充21高程转换软件_RTK手薄软件目前国内主流RTK手薄软件都支持加载EGM2008文件。RTK手薄软件加载EGM2008.ggf,主要有4个用途:1)将坐标数据以大地坐标经纬度格式形式输入导入手薄,软件会自动把大地高转为正常高,绝对高程精度要求不高的项目可以勉强使用。2.RTK接CORS测量时,把RTK实时测量结果由2000大地高实时转为正常高,绝对高程精度要求不高的项目可以勉强使用。3.RTK接CORS测量时,把2000大地高实时转为正常高,高程精度要求不高的项目可以勉强使用。如果加上少量85高控制点拟合,即可得到精度较高的85高。4.基于该模型文件,使用少量85高控制点即可显著提高远距离大范围作业2000大地高转85高拟合参数精度。补充22高程异常综合改正数高程异常综合改正数主要包含:CGS2000与WGS84大地高偏差+EGM2008与85高似大地水准面高程基准偏差+其他偏差。 根据多地数据测试经验,一个区域内&相同CORS,高程异常综合改正数基本是同一个值。高程异常综合改正数精度,直接决定了2000大地高转到“85高”的精度。通过使用CORS测量已知水准点计算高程异常ζ2000-85,再用EGM2008计算器计算高程异常ζ84-2008,可计算高程异常综合改正数。高程异常综合改正数 = ζ(2000-85) - ζ(84-2008)水准点高程精度、RTK测量大地高精度决定高程异常综合改正数计算精度,如果测区有多个水准点,可分别计算后取平均值,得到高程异常综合改正数。补充23影响转换精度的因素有哪些根据误差传播的定律,数据采集及处理的每一个环节都会存在误差,主要从以下几个方面考虑:不同的似大地水准面高程参考基准点不一致,85高与EGM2008两者似大地水准面高程基准偏差,这个偏差可以自己推算,具体方法如下:准备多个水准点,使用RTK接CORS(CORS账号8002端口对应WGS84)测量水准点大地高计算高程异常,再利用Alltrans EGM2008 Calculator计算高程异常,即可算出两者系统差异。现在大部分CORS播发的是CGCS2000,EGM2008参考椭球是WGS84,CGCS2000大地高与WGS84大地高有细微偏差。RTK技术参数高程精度1.5cm+1ppm(前提条件是空旷无遮挡环境,电离层稳定),在遮挡环境或电离层活跃时精度会明显降低。对当地CORS和全国CORS进行对比,发现同样是CGCS2000,空旷无遮挡环境,测通一个点高程和平面会有几厘米的偏差。实际测试发现使用CORS反复测量同一个点,高程会有几厘米的跳动,并且早上稳定性优于下午。补充24如何提高转换精度?1.EGM2008计算高程异常时,建议使用1′分辨率模型文件,内插方法选择Bi-Quadratic。3.测量时尽量使用同一个CORS系统,分别测量目标区域和“已知水准点”,避免不同CORS系统大地高偏差带来的影响。4.测量已知水准点可以选择在早上,增加观测次数,计算平均值以获得点位更准确的2000大地高高程值。5.仪器操作方法,外业测量时,务必选择正确杆高类型、对应的GNSS主机天线参数、以及输入正确的杆高。相关工具以及文档下载连接 链接:http://m./rtkjc#/p/1978812 密码:2000 珠穆朗玛峰高程测量内容参考《 人民日报 》( 2020年12月09日 15 版)本文目的是给大家提供一种高程转换的思路方法及原理。 实际测绘生产作业请使用当地85高控制点进行高程转换。因测绘数据属于保密数据,文中坐标高程数据除公开数据外其余均为虚构的。
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