第卷第期年月連云港化工高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)基于和電子地圖交通誘導(dǎo)的參考基準(zhǔn)李乃軍劉春連云港國(guó)際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作公司連云港同濟(jì)大學(xué)上海摘要從概念模型的角度探討了和電子地圖的參考基準(zhǔn)問(wèn)題同時(shí)對(duì)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的基本關(guān)系進(jìn)行了分析，這些模型可以直接應(yīng)用于和電子地圖相結(jié)合的交通誘導(dǎo)。
關(guān)鍵詞全球定位系統(tǒng)（電子地圖參考基準(zhǔn)分類號(hào)近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的許多大城市中出現(xiàn)了采用全球定位系統(tǒng)（和電子地圖相結(jié)合的汽車自主導(dǎo)航。
其主要原理就是采用電子地圖描述整個(gè)路況靜態(tài)信息，并在汽車上裝載來(lái)定位，把定位信息和電子地圖進(jìn)行配準(zhǔn)就能確定汽車的基本位置。
如果在總控中心監(jiān)視電子地圖與裝載的汽車行駛狀況，就能對(duì)汽車進(jìn)行調(diào)度如果在汽車內(nèi)部配上電子地圖，就能實(shí)行自主導(dǎo)航。
這項(xiàng)技術(shù)目前被智能化交通系統(tǒng)廣泛采用。
它涉及許多理論問(wèn)題，其中主要的是電子地圖的參考位置如何與接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，即如何把接收到的坐標(biāo)數(shù)據(jù)反映到電子地圖上。
本文主要從模型的角度來(lái)對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行探討。
基本概念的定義空間參照系統(tǒng)。
空間參照系統(tǒng)是確定地理目標(biāo)平面位置和高程的平面坐標(biāo)系和高程系統(tǒng)的總稱。
平面坐標(biāo)系分為國(guó)家坐標(biāo)系和獨(dú)立坐標(biāo)系高程分為國(guó)家高程系和地方高程系。
一坐標(biāo)系。
一吮）即年世界大地坐標(biāo)系，理論上是個(gè)以地球質(zhì)心為坐標(biāo)原點(diǎn)的地球坐標(biāo)系。
其地心空間直角坐標(biāo)系的軸指向國(guó)際時(shí)間局）定義的協(xié)議地球極）方向，軸指向BI的零子午面和赤道的交點(diǎn)，軸與軸軸垂直構(gòu)成右手坐標(biāo)系。
它是廣播星歷和精密星歷的參考系。
地面或空間點(diǎn)位在一坐標(biāo)系中一般都表示為空間三維直角坐標(biāo)（X，刁，同時(shí)也定義了個(gè)相應(yīng)平均地球橢球。
將點(diǎn)位表示成經(jīng)緯度和大地高。形式，其長(zhǎng)半徑和偏心率。
舫盟濫（ 3）地圖投影。
地圖投影是把地球橢球面上的經(jīng)緯格網(wǎng)和地理要素表示到平面上的數(shù)學(xué)法則。
按投影面的形狀，地圖投影分為方位投影圓柱投影圓錐投影按投影變形的性質(zhì)，分為等角投影等面積投影等距離投影。
如地球表面上有點(diǎn)方仲，勸，它在投影面上對(duì)應(yīng)點(diǎn)則一二廠（滬，幻二般投影公式為虧。
丫不同的地圖投影拭和人有不同的形式。
一沙一以滬，幻一甘一，J一，二了一日期一連云港化工高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)第卷高斯一克呂格投影。
簡(jiǎn)稱高斯投影是種橫軸等角切圓投影。
它把地球視為球體，假想個(gè)平面卷成個(gè)橫圓柱面并把它套在球體外面，使橫軸圓柱的軸心通過(guò)球的中心，球面上根子午線與橫軸面相切。
子午線在圓柱面上的投影為一直線，赤道面與圓柱面的交線是條與該子午線投影垂直的直線。
將橫圓柱面展開成平面，由這條正交直線就構(gòu)成高斯一克呂格平面直角坐標(biāo)系。
為減少投影變形，高斯一克呂格投影分為帶帶。
地坐標(biāo)大地測(cè)量中以參考橢球面為基準(zhǔn)面的坐標(biāo)。
地面點(diǎn)尸的位置用大地經(jīng)度么大地緯度和大地高表示。
當(dāng)點(diǎn)在參考橢球面上時(shí)，僅用大地經(jīng)度和大地緯度表示。
大地經(jīng)度是通過(guò)該點(diǎn)的大地子午面與大地起始子午面之間的夾角，大地緯度是通過(guò)該點(diǎn)的法線與赤道面的夾角，大地高是地面點(diǎn)沿法線到參考橢球的距離。
（ 6）平面直角坐標(biāo)系。
用直角坐標(biāo)原理在投影面上確定地面點(diǎn)平面位置的坐標(biāo)系。
與數(shù)學(xué)上的直角坐標(biāo)系不同的是，它的豎軸為軸，橫軸為軸。
在投影面上，由投影帶中央經(jīng)線的投影為軸赤道投影為橫軸以及它們的交點(diǎn)為原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系稱為國(guó)家坐標(biāo)系，否則稱為獨(dú)立坐標(biāo)系。
國(guó)家坐標(biāo)系。
國(guó)家坐標(biāo)系是個(gè)參心坐標(biāo)系。
它是個(gè)國(guó)家（或地區(qū)）根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇一定元素的參考橢球，對(duì)橢球進(jìn)行定位和定向，即確定了參考橢球的位置，獲得大地原點(diǎn)的大地起算數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)面。
我國(guó)的國(guó)家坐標(biāo)系主要有北京坐標(biāo)系和年西安大地坐標(biāo)系。
點(diǎn)位的表述有種，種表述成為大地坐標(biāo)另種按統(tǒng)一的帶中央子午線投影，表述成平面坐標(biāo)伙力和高程獨(dú)立坐標(biāo)系。
在常規(guī)測(cè)量中，只是種高斯平面直角坐標(biāo)系，而在考慮觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，也可以認(rèn)為是種不同于國(guó)家坐標(biāo)系的參心坐標(biāo)系。
為建立獨(dú)立坐標(biāo)系要確定坐標(biāo)系的中央子午線起算點(diǎn)坐標(biāo)和起算方位投影面高程及測(cè)區(qū)平均高程異常參考橢球。
在城市測(cè)量與工程測(cè)量中，一般都建立適合于本地區(qū)的地方獨(dú)立坐標(biāo)系。
坐標(biāo)變換。
指采用一定數(shù)學(xué)方法將種坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換為另種坐標(biāo)系坐標(biāo)的過(guò)程。
坐標(biāo)系變換三維坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換三維坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換模型有布爾沙模型莫洛金斯基模型等，布爾沙模型的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下了產(chǎn)戈乙月乓乙冬一歲夕一右式中，工，玖，戈，，蛛，乙）分別為點(diǎn)位在種坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，兀，乙）為平移參數(shù)，倉(cāng)辦為旋轉(zhuǎn)參數(shù)，群為尺度參數(shù)……2三維空間直角坐標(biāo)與大地坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換定位若采用三維平差的方法，得到的是空間三維直角坐標(biāo)（x，刁。
而在定位或?qū)Ш街?，所需要的往往是大地坐?biāo)（功。
在同一參心坐標(biāo)系中，兩者的轉(zhuǎn)換關(guān)系為一均，功一哩竺扔矛川，一鉚一了護(hù)功一式中，。
為橢球的第一偏心率二。
附石萬(wàn)了而百為卯酉面的曲率半徑空間三維直角坐第期李乃軍等基于和電子地圖交通誘導(dǎo)的參考基準(zhǔn)標(biāo)取至經(jīng)緯度取至一與國(guó)家坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換定位所得出的結(jié)果都屬于一地心坐標(biāo)系統(tǒng)工程上使用的大多是國(guó)家坐標(biāo)系，或者是獨(dú)立坐標(biāo)系，（獨(dú)立坐標(biāo)系一般是在國(guó)家坐標(biāo)系基礎(chǔ)上形成的）。
目前，我國(guó)正在建立全國(guó)高精度的網(wǎng)。
進(jìn)行地區(qū)性測(cè)量時(shí)，網(wǎng)中至少有點(diǎn)可得到高精度成果，以此作為全網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)，用相對(duì)定位法可得到網(wǎng)點(diǎn)的高精度W一坐標(biāo)的成果利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型可求得W一坐標(biāo)系與國(guó)家坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，進(jìn)而可得到國(guó)家坐標(biāo)系成果。
另一種方法是進(jìn)行基線向量網(wǎng)的約束平差。
將地面點(diǎn)網(wǎng)中的坐標(biāo)邊長(zhǎng)和方位角作為基線向量網(wǎng)的基準(zhǔn)而直接得到平差后的國(guó)家坐標(biāo)系成果。
若要坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后，無(wú)論是在公共點(diǎn)上還是在非公共點(diǎn)上，其數(shù)值都與已有坐標(biāo)系值完全一致，則可采用約束平差的方法。
轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算對(duì)采用獨(dú)立坐標(biāo)系的城市而言，城市獨(dú)立坐標(biāo)系與國(guó)家坐標(biāo)系之間，獨(dú)立坐標(biāo)系與城市坐標(biāo)系之間也存在著固定的轉(zhuǎn)換參數(shù)。
這些數(shù)據(jù)資料由當(dāng)?shù)氐臏y(cè)繪主管部門保存，可供需要的用戶使用，但也存在著轉(zhuǎn)換參數(shù)不完整或不準(zhǔn)確的情況，這時(shí)需要求定套坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。
無(wú)論是三維的空間坐標(biāo)系之間，還是二維平面直角坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算，均需已知一定數(shù)量的具有套坐標(biāo)系下坐標(biāo)值的點(diǎn)（公共公共點(diǎn)的選取與用戶所要求解的參數(shù)的精度有關(guān)反之，公共點(diǎn)的數(shù)量分布與實(shí)測(cè)精度也影響求解參數(shù)的精度。
根據(jù)不同的需要在選擇公共點(diǎn)時(shí)要考慮（ l）實(shí)測(cè)精度（ 2）點(diǎn)位的密度（ 3）點(diǎn)位的分布。
當(dāng)由公共點(diǎn)的坐標(biāo)分量所組成的條件式的個(gè)數(shù)大于要求解的未知參數(shù)的個(gè)數(shù)時(shí)，采用最小二乘法求解。
車載定位系統(tǒng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電子地圖的檢查與匹配電子地圖的數(shù)據(jù)來(lái)源于城市基礎(chǔ)地形圖或工程圖，即使是同一城市的地形圖也可能相對(duì)于不同的參考系（如有的是國(guó)家坐標(biāo)系，有的是獨(dú)立坐標(biāo)系）城市基礎(chǔ)地形圖是以城市的大地控制測(cè)量的成果為基準(zhǔn)，城市控制網(wǎng)的改造經(jīng)歷了由三角網(wǎng)邊角網(wǎng)網(wǎng)這樣個(gè)過(guò)程。
由于不同的起算數(shù)據(jù)和測(cè)量方法的影響，不同時(shí)期的地形圖之間存在著拼接問(wèn)題參考系不匹配的地形圖需要進(jìn)行坐標(biāo)變換。
具體的做法是先根據(jù)要轉(zhuǎn)換的圖幅面積的大小確定一定密度和數(shù)量的控制點(diǎn)，并與另一參考系下的控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)然后以這些聯(lián)測(cè)點(diǎn)為公共點(diǎn)，求解兩平面坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)，并進(jìn)一步將這該坐標(biāo)系下的平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到另一坐標(biāo)系下。
聯(lián)測(cè)的方法可以用常規(guī)的測(cè)量方法或采用定位技術(shù)。
用常規(guī)的測(cè)量方法須按城市測(cè)量規(guī)范中規(guī)定的四等以上的精度實(shí)測(cè)，采用定位技術(shù)須達(dá)到級(jí)以上的定位精度。
一坐標(biāo)系與地面坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換在導(dǎo)航測(cè)量中，為實(shí)現(xiàn)其定位導(dǎo)航最佳路徑選擇等諸功能，需要使空間信息相對(duì)于個(gè)相同的參考系，即無(wú)論是何種來(lái)源的空間數(shù)據(jù)都需要在同一坐標(biāo)系下表述。
接收機(jī)接收到的衛(wèi)星信號(hào)和差分信號(hào)經(jīng)實(shí)時(shí)處理以后，得到的是接收機(jī)相位中心在一坐標(biāo)系中的三維空間直角坐標(biāo)（x，刁或大地坐標(biāo)（而電子地圖上的數(shù)據(jù)是城市基礎(chǔ)空間信息的一部分，通常表述為城市獨(dú)立坐標(biāo)系或國(guó)家坐標(biāo)系（以下統(tǒng)稱地面坐標(biāo)系）的平面坐標(biāo)和高程，兩者須進(jìn)行轉(zhuǎn)連云港化工高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)第卷?yè)Q。
將一坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地面坐標(biāo)通常的做法是將一橢球的長(zhǎng)半徑加上測(cè)區(qū)平均高程面相對(duì)于一橢球面的平均高程異常，若難以求出此平均高程異常值，也可以采用位置基準(zhǔn)點(diǎn)（一般位于城市中心）的高程異常值來(lái)代替然后以地面坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)的參考系的中央經(jīng)線為中央子午線進(jìn)行高斯投影，轉(zhuǎn)換為高斯平面坐標(biāo)為將其轉(zhuǎn)換到國(guó)家或地方獨(dú)立坐標(biāo)系，還須在平面上進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)。
經(jīng)上述變換，可以將一坐標(biāo)系下的三維空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到地面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，其理論上嚴(yán)密，計(jì)算也有較高的精度，缺陷是沒(méi)有直接建立坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，計(jì)算需要反復(fù)迭代，在用戶所配置資源有限的情況下，不利于數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理。
可以直接建立以下的轉(zhuǎn)換關(guān)系力一咐無(wú)論是采用上面的哪種坐標(biāo)變換方法，都需要確定坐標(biāo)轉(zhuǎn)化參數(shù)。
參數(shù)的解算與平面坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)的解算，都是在有多余觀測(cè)數(shù)的情況下按最小二乘法求解。
但W一坐標(biāo)的獲取只能采用定位技術(shù)進(jìn)行施測(cè)，公共點(diǎn)的選擇按每10一的密度選擇，按級(jí)以上的精度施測(cè)，同時(shí)將上述點(diǎn)用四等水準(zhǔn)的精度施測(cè)，求解出曲面擬合參數(shù)，從而將測(cè)量的大地高轉(zhuǎn)化為水準(zhǔn)高程。
結(jié)論應(yīng)用于電子地圖，參考基準(zhǔn)是關(guān)鍵的問(wèn)題之一這其中涉及坐標(biāo)系統(tǒng)的確定和坐標(biāo)之間的相互轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換參數(shù)求解等內(nèi)容。
這些模型基本符合我國(guó)現(xiàn)行的參考基準(zhǔn)。
在具體應(yīng)用中，采用上述模型，一方面用于絕對(duì)定位，另一方面應(yīng)用于動(dòng)態(tài)車載定位，是切實(shí)可行的。
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常用大地坐標(biāo)系統(tǒng)及其變換J匕京解放軍出版社，劉大杰。
全球定位系統(tǒng)（）的原理與數(shù)據(jù)處理。
上海同濟(jì)大學(xué)出版社，沈云中。
劉大杰快速定位技術(shù)的應(yīng)用。
城市勘測(cè)，冶幻一5司
