坐标转换永远是测绘工作离不开的一个话题。坐标转换的方法很多,有的方法可以用相应的参数来描述,其中使用较广的一个是七参数。七参数大多用于不同坐标系统间的基准变换。到底我们所说的其参数是什么,怎么算呢?
对于非测绘的专业人士可能不太能理解"基准"这个词语。
简单的理解就是坐标数值的零点,比如空间坐标的原点,再比如大地坐标的起算面。定义一个坐标系的三个基本要素是原点、指向、尺度。原点即坐标系的原点,指向即坐标轴的指向,尺度即长度单位和椭球。由于各个坐标系,或者说定义坐标系的组织所确定的这三个要素都有所区别,这就产生基准的变换,并且使用七参数在空间坐标中进行基准变换。
七参数主要分为3类参数,旋转、缩放和平移。
缩放,表示为k,主要是由于测量误差产生的;平移为3个坐标轴方向上的平移,表示为dX、dY、dZ,这是由于原点不一样产生的;
旋转为3个坐标轴的旋转,表示为rX、rY、rz,这是坐标轴指向不一致产生的。值得注意的是,旋转存在方向的问题;不同的软件,或者说不同地域的人的习惯差异,致使旋转方向不一致,比如南方集团与天宝七参数旋转方向一致,但与ArcGIS一的就相反。因此同一个七参数在不同软件中使用时需要考虑旋转方向的问题,适当的时候做相应的变换才能完成正确的坐标转换,即旋转方向定义相反时,旋转角取其相反数。
平移的单位为对应的长度单位,我们常用米;旋转的单位为秒,原因是各个坐标系间指向的差异都很小;缩放的单位是PPM (part(s) per million,百万分之一),也就是说缩放是一个特别小的数值,这是因为坐标转换前我们都会率先统一单位,所以缩放数值也就体现了测量误差等因素的影响。
七参数作为基准变换的工具,其适用较大的区域乃至全球,我们需要在该区域选择均匀分布的控制点来求解七参数。小区域所求解的七参数是不适用的。
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