[发明专利]铁路测量中大地坐标转换为独立平面坐标的方法及系统

说明书

本发明公开了一种铁路测量中大地坐标转换为独立平面坐标的方法及系统，包括：S1对大地坐标序列进行重采样；S2对测量点的大地坐标序列进行膨胀椭球高斯投影变换，得测量点的投影平面坐标序列；S3计算各相邻的两测量点的连线在投影面的直线距离；S4归算相邻的两测量点间的里程增量；S5计算各测量点的轨道施工里程；S6计算测量点在独立工程坐标系下的平面设计坐标序列；S7根据投影平面坐标序列和平面设计坐标序列，计算投影平面坐标向独立工程坐标系转换的参数。本发明仅需少量先验知识，便可较精确地将GNSS或GNSS/INS导航系统输出的大地坐标转换为独立工程坐标系下的平面坐标，大大降低了坐标变换的复杂度。

技术领域

本发明涉及铁路轨道精密测量技术领域，具体是一种铁路测量中大地坐标转换为独立平面坐标的方法及系统。

背景技术

全球卫星导航系统(GNSS)技术及其与惯性导航系统(INS)的组合导航技术(GNSS/INS)正越来越广泛地应用于铁路测绘领域。利用GNSS或GNSS/INS组合导航系统进行轨道测量，直接得到的位置坐标往往是地心地固坐标系下的大地坐标或空间直角坐标，所述大地坐标中地面点的位置用经度、纬度和高程表示。而轨道建设和维护过程中，铁路线路和轨道测量往往采用施工坐标系或独立工程坐标系。施工坐标系与独立工程坐标系本质上同属于独立坐标系，实质上是一个经过坐标平移和旋转的自定义工程椭球的高斯投影坐标系。

公告号为CN103343498A、名称为《一种基于INS/GNSS的轨道不平顺检测系统及方法》的中国专利，其中也需要将GNSS或GNSS/INS提供的地心地固坐标系坐标转换到独立工程坐标系下，例如，通过实测坐标反算出实测点对应的轨道施工里程，然后再进行后续计算。当然将大地坐标转换为独立工程坐标的目的也不仅限于此。

由大地坐标转换为实际使用的独立工程坐标系下的坐标，需要知道以下技术参数：1)测区椭球及基本参数；2)测区中央子午线经度值；3)测区平均高程异常；4)工程或测区平均高程面的高程；5)起始点坐标和起始方位角；6)纵横坐标加常数。

实际上，将大地坐标精确转换到独立工程坐标系下存在诸多困难。一方面，上述六种技术参数都是在建立线路控制网(CPII)时所用到的，并不提供给那些后期基于CPII或轨道控制网(CPIII)的测量应用和用户。另一方面，即使已知上述六类参数，诸如公告号为CN103343498A的发明专利所述的方案，也必须将GNSS基站架设在已知的CPII点上进行长时间静态测绘，才能得到高精度的定位结果；这无疑增加了该方案实际作业的复杂度。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单易行的铁路测量中大地坐标转换为独立平面坐标的方法及系统，可应用于基于GNSS或GNSS/INS导航系统的铁路测量。

本发明提供的一种铁路测量中大地坐标转换为独立工程坐标系平面坐标的方法，包括步骤：

S1对GNSS或INS/GNSS导航系统获取的大地坐标序列进行重采样，得到采样点的大地坐标序列，所述采样点也记为测量点；

S2对测量点的大地坐标序列进行膨胀椭球高斯投影变换，得测量点的投影平面坐标序列；

S3根据投影平面坐标序列，计算各相邻的两测量点的连线在投影面的直线距离；

S4根据所述直线距离归算相邻的两测量点间的里程增量，所述里程增量即相邻的两测量点在轨道设计中心线上投影的里程距离；

S5结合里程增量和已知的起始测量点轨道施工里程，计算起始测量点外其他各测量点的轨道施工里程；

S6结合各测量点的轨道施工里程、平面偏置和轨道设计线型参数，计算测量点在独立工程坐标系下的平面设计坐标序列，所述平面偏置即测量点到轨道设计中心线的距离；

S7根据步骤S2所得投影平面坐标序列和步骤S6所得平面设计坐标序列，计算投影平面坐标向独立工程坐标系转换的参数。