地区坐标转换
1)项目背景
随着社会和测绘技术的发展、经济建设的需要，为了达到测绘资料成果的充分共享，必须将原有的测绘成果资料统一到同一个基准下。 2008年7月，我国新一代地心坐标系——2000国家大地坐标系(CGCS 2000)正式启用，基于1 9 5 4年北京坐标系(BJ54)和1 9 80西安坐标系(XA80)的各种坐标成果将随之需要转换到CGCS 2000。
××地区原有的测绘成果大都为地方坐标系测绘成果，需要将这些成果转换为CGCS 2000。
2)测区已有资料
(1)控制点×××个，地方高斯平面直角坐标系，中央子午线为L。 。
(2)国家一、二等大地控制点×××个，CGCS 2000。
3)问题
(1)根据案例背景回答我国常用的坐标系有哪些？CGCS 2000是怎么定义的？
(2)坐标转换有哪些形式？根据案例提供资料可否实现地方坐标系到CGCS 2000的坐标转换？
(3)简述坐标转换原理。怎样建立地方坐标系统与CGCS 2000的联系？
(4)若该地区有Aol～Aok等点的CGCS 2000高斯平面坐标(x，y)CGCS 2000 ，中央子午线Lo，简述通过GPS技术获得该地区控制网网中其他n个点[Bol～Bon，地方高斯平面坐标系(x，y)DiFan]CGCS 2000坐标的步骤。
(5)将地方坐标系测绘成果转换为CGCS 2000坐标后，怎样评定坐标转换精度？
地区坐标转换
(1)根据案例背景回答我国常用的坐标系有哪些？CGCS 2000是怎么定义的？
①我国常用坐标系
a．属于参心坐标系的：1 9 54年北京坐标系、1 9 80西安坐标系、新1 9 5 4年北京坐标系、以任意子午线为中央子午线的高斯一克吕格平面直角坐标系（也称地方坐标系）。
b．属于地心坐标系的：WGS-84坐标系、2000国家大地坐标系(CGCS 2000)。
②CGCS 2000的定义
a．2000国家大地坐标系的定义，包括坐标系的原点、三个坐标轴的指向、尺度及地球椭球的4个基本参数的定义。
b．2000国家大地坐标系的原点，为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。
c．2000国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元2000.0的地极参考极的方向，该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984.0的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转；X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000.0）的交点；Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。
d．采用广义相对论意义上的尺度。
e．2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数如下：
长半轴 a=6378137 m
扁率 a=1／298. 257222101
地心引力常数 G．M=3.986004418*1014m3/s2
自转角速度 w=7. 292115*10-5 rad／s
(2)坐标转换有哪些形式？根据案例提供资料可否实现地方坐标系到CGCS 2000的坐标转换？
①坐标转换分类。
a．同一坐标系下不同坐标形式的转换，包括空间直角坐标(X，Y,Z)与大地坐标（大地纬度B，大地经度L，大地高H）相互转换、大地坐标（大地纬度B，大地经度L）与高斯平面坐标(x，y)间的相互转换。
b．不同坐标系的转换，包括不同空间直角坐标系的转换、不同大地坐标系的转换。不同空间直角坐标系的转换，既包括不同参心空间直角坐标系的转换，也包括参心空间直角坐标系的转换和地心空间直角坐标系的转换。不同大地坐标系的转换，既包括不同参心大地坐标系的转换，也包括参心大地坐标系的转换和地心大地坐标系的转换。
②仅根据案例提供资料不能实现地方坐标系到CGCS 2000的坐标转换，因为没有提供重合点情况，不能建立两个坐标系之间的联系。
地区坐标转换
(1)根据案例背景回答我国常用的坐标系有哪些？CGCS 2000是怎么定义的？
①我国常用坐标系
a．属于参心坐标系的：1 9 54年北京坐标系、1 9 80西安坐标系、新1 9 5 4年北京坐标系、以任意子午线为中央子午线的高斯一克吕格平面直角坐标系（也称地方坐标系）。
b．属于地心坐标系的：WGS-84坐标系、2000国家大地坐标系(CGCS 2000)。
②CGCS 2000的定义
a．2000国家大地坐标系的定义，包括坐标系的原点、三个坐标轴的指向、尺度及地球椭球的4个基本参数的定义。
b．2000国家大地坐标系的原点，为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。
c．2000国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元2000.0的地极参考极的方向，该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984.0的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转；X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000.0）的交点；Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。
d．采用广义相对论意义上的尺度。
e．2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数如下：
长半轴 a=6378137 m
扁率 a=1／298. 257222101
地心引力常数 G．M=3.986004418*1014m3/s2
自转角速度 w=7. 292115*10-5 rad／s
(2)坐标转换有哪些形式？根据案例提供资料可否实现地方坐标系到CGCS 2000的坐标转换？
①坐标转换分类。
a．同一坐标系下不同坐标形式的转换，包括空间直角坐标(X，Y,Z)与大地坐标（大地纬度B，大地经度L，大地高H）相互转换、大地坐标（大地纬度B，大地经度L）与高斯平面坐标(x，y)间的相互转换。
b．不同坐标系的转换，包括不同空间直角坐标系的转换、不同大地坐标系的转换。不同空间直角坐标系的转换，既包括不同参心空间直角坐标系的转换，也包括参心空间直角坐标系的转换和地心空间直角坐标系的转换。不同大地坐标系的转换，既包括不同参心大地坐标系的转换，也包括参心大地坐标系的转换和地心大地坐标系的转换。
②仅根据案例提供资料不能实现地方坐标系到CGCS 2000的坐标转换，因为没有提供重合点情况，不能建立两个坐标系之间的联系。
(3)简述坐标转换原理。怎样建立地方坐标系统与CGCS 2000的联系？
①坐标转换原理。
坐标转换原理：选择适当（具有一定密度且分布均匀）的重合点，利用所选重合点的两种坐标系的坐标，采用适当的坐标转换模型计算两坐标系之间的坐标转换参数，再将转换参数带回坐标转换模型求得非重合点在所求坐标系的坐标。
②建立地方坐标系统与2000国家大地坐标系的联系。
a．利用坐标转换方法将地方坐标系统下控制点成果转换到2000国家大地坐标系下。
b．重合点：坐标转换时，在两个坐标系中都拥有坐标的大地点，也称为公共点。
c．重合点选取原则：高等级、高精度、不含粗差的国家控制点，分布均匀、覆盖转换区域、周围和中心都有重合点，选适当均匀分布的重合点检核坐标转换精度。
d．重合点资料获取：实测获取和收集获取。
e．确定转换模型计算坐标转换参数：地方坐标系统是平面坐标系统时采用采用4参数转换模型，重合点数目至少2个；地方坐标系统是空间直角坐标系统时采用Bursa七参数转换模型，重合点数目至少3个；通过重合点计算相应模型的坐标转换参数。重合点较多时，也可使用多元回归模型。
f．重合点兼容性分析：分析重合点坐标转换残差，或利用检查点（未参加坐标转换参数计算的重合点）进行转换参数检验，剔除粗差点。坐标转换残差满足精度要求（合格）时，计算最终的坐标转换参数并估计坐标转换精度。
g．根据计算的转换参数计算待转换点的CGCS 2000坐标。坐标转换中误差应小于0. 05m。
(4)若该地区有Aol～Aok等点的CGCS 2000高斯平面坐标(x，y)CGCS 2000，中央子午线Lo，简述通过GPS技术获得该地区控制网网中其他n个点[Bol～Bon，地方高斯平面坐标系(x,y)DiFan]CGCS 2000坐标的步骤。
步骤如下：
①重合点选取：从Bol～Bon行选取m个均匀分布的控制点，不妨假设编号为Bol～Bon。
②GPS联测：利用GPS技术测量得到的Aol～Aok 、Bol～Bom各点WGS-84坐标系的大地坐标(B,L，H)WGS-84。
③中央子午线取Lo，利用高斯投影将Aol～Aok、Bol～Bom各点大地坐标(B，L)WGS-84变换
为高斯平面坐标(x, y)WGS-84。
④利用平面四参数转换模型，通过Aol～Aok的(x，y)CGCS 2000与(x，y)WGS-84计算WGS-84坐标系的高斯坐标到CGCS 2000高斯坐标的转换参数，设为CanShuWGS84-2000 。
⑤利用平面四参数转换模型，通过Bol～Bon的(x，y)Difan 与(x，y)WGS-84计算地方坐标系的高斯坐标到WGS-84坐标系的高斯坐标的转换参数，设为CariShuDifan-WGS84 。
⑥利用平面四参数转换模型和CanShU)Difan-WGS84 ，计算Bol～Bon中除了m个重合点外的非重合点在WGS-84高斯坐标(x，y)WGS-84。
⑦利用平面四参数转换模型和“④”得到的CanShuWGS84-2000与“⑥”得到的(x，y)WGS-84，计算Bol～Bon的(x,y)CGCS 2000。
注：也可利用GPS测量Aol～Aok和Bol～Bon，然后进行坐标转换，但是这样的方案完全舍弃了地方坐标系的成果。
(5)将地方坐标系测绘成果转换为CGCS 2000坐标后，怎样评定坐标转换精度？
①坐标转换精度评定方法：依据计算坐标转换参数的重合点的残差中误差评估坐标转换精度。
②残差计算。
设参加转换参数计算的重合点数目为n，则第i个重合点的残差vi为：
vi=第i个重合点转换坐标-第i个重合点已知坐标 （i=1,2，…，n）
③空间直角坐标转换精度评定。
空间直角坐标X残差中误差为：
空间直角坐标Y残差中误差为：
空间直角坐标Z残差中误差为：
则点位中误差为：
④平面直角坐标转换精度评定。
平面直角坐标x残差中误差为：
平面直角坐标y残差中误差为：
大地高H残差中误差为：
大地高H残差中误差为：
根据某地区城市规划工作的要求，计划采用卫星生产6 000 km2的1：10 000数字正射影像图(DOM)。为做好准备工作，采购了IKONOS卫星影像，共包括4个波段，其中全色为1m分辨率，多光谱为4m分辨率，原始影像数据为20景，约20 GB。
问题
(1)数字正射影像图(DOM)生产有哪些工作环节？
(2)简述数字正射影像图(DOM)生产的基本要求。
(3)简述色彩调整的主要内容。
(1)（参见8.6考点1）
数字正射影像图( DOM)的生产主要包括资料准备、色彩调整、控制点采集、影像纠正、影像融合、影像镶嵌、图幅裁切、质量检查、成果整理与提交9个主要环节。
(2)（参见8.6考点2）
①对卫星分辨率的要求。
数字正射影像生产对卫星影像的分辨率要求目前还没有相应的规范，由于卫星影像的应用范围和常规的航空影像有所不同，其精度指标要求也没有航空影像严格。
②指标要求。
数字正射影像图基本技术指标要求见下表。
其中正射影像的地面分辨率在一般情况下应不超过0. 0001M图（M图为成图比例尺分母）。
③精度要求。
数字正射影像图平面精度要求见下表。
其中地物影像相对邻近外业控制点中误差的2倍为地物点最大限差。
④DEM精度。
要求用于数字正射影像几何纠正的DEM宜采用满足数字正射影像图生产规范中精度要求。无符合精度要求的DEM产品时，也可选用精度放宽1倍的DEM进行影像纠正。
⑤影像色彩基本要求。
数字正射影像图应反差适中，符合地形、地貌的反差特征，色调与色彩均匀、无噪声，经过镶嵌的数字正射影像图，其镶嵌边处不应有明显的灰度（或色彩）改变。
⑥影像数据文件格式的基本要求。
数字正射影像文件的一项基本要求就是应具有坐标信息，所以要求存储数字正射影像文件应选用带有坐标信息的影像格式存储，如GeoTIFF、TIFF+ TFw等影像数据格式。
(3)（参见8.6考点3）
影像色彩调整也就是通常所说的影像调色，主要包括影像匀光处理和影像匀色处理两项内容。
①影像匀光处理。影像匀光处理的目的就是要使每一张卫星影像各自的光照均匀。影像匀光一般是采用编辑调整影像局部的亮度来实现的。
②影像匀包处理。影像匀色处理的目的就是要使整个测区内的所有影像色调一致、色彩均匀。影像匀色一般是采用编辑调整影像整体的亮度、反差和色彩均衡来实现的。
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