顾及2套坐标误差的三维坐标变换方法

探讨顾及2套坐标误差改正数的三维坐标转换模型,以2套坐标改正数的加权平方和最小为准则导出了转换参数的解算公式;并根据公共点的坐标改正数以及公共点与待转换点间的协方差阵计算待转换点的坐标改正数并对其改正,从而求得近似无缝的坐标转换结果.试验表明:当公共点与转换点坐标相关性较大时,该方法能显著地提高坐标转换精度.     

三维坐标转换的总体最小二乘拟合推估

最小二乘的Gauss-Markov误差模型在三维坐标转换参数求解中存在缺陷,而求取坐标转换参数的目的是计算非公共点在目标坐标系的坐标,因此提出了一种三维坐标转换的总体最小二乘拟合推估法。考虑了原坐标系中公共点坐标和非公共点坐标的相关性以及非公共点在原坐标系中的坐标误差对模型的影响,对计算坐标转换参数和计算非公共点在目标坐标系中的坐标进行联合处理,推导出三维坐标转换的总体最小二乘拟合推估模型和求解方法。算例表明,利用新方法计算结果相比其他2种方法更加精确,均方根误差降低至0.077 3,相对百分误差降低至1.54%,证明了新方法的有效性和可靠性。     

赫尔默特相似变换在煤矿坐标转换中的应用

赫尔默特相似变换常用于进行2种坐标系间的平面坐标转换,转换模型中包括4个参数,分别用于表示2种坐标系间的平移、旋转和尺度缩放.在具体模型解算时,控制点的数量和空间位置分布对所建模型转换精度会有一定影响.如何定量评价具体影响规律,以便指导实际工作,进而合理选择控制点来建立转换模型,具有实际研究价值.结合具体实例,根据某煤矿实测的若干地面和井下控制点坐标信息,通过数学仿真计算,对建模控制点分布均匀、分布不均匀、建模控制点中有个别点存在较大点位误差等情况进行了系统试验,通过计算所建模型的纵横坐标残差中误差和对未参与建模点的预报偏差中误差,详细探讨了控制点数量和空间分布等因素对所建模型转换精度的影响规律,所得结果对实际工作具有指导意义.     

顾及地形起伏的平面四参数模型在坐标转换中的应用

坐标转换精度受多种因素的影响,以平面四参数模型在坐标转换中的应用为例,探讨地形起伏对坐标转换精度的影响,模拟算例结果表明,除了选择测区周边的公共点外,将高程极值点纳入坐标转换参数的求解,可以提高坐标转换的精度.     

工程测量中新旧坐标转换的一种实现方法

常规的测量坐标转换模型因采用确定的变换参数而导致坐标换算误差。将转换区域内各新旧坐标公共点视为精度均匀的离散点,通过计算区域重心坐标和坐标转换的初始参数,求取各公共点的坐标换算近似值及其改正数。在此基础上,根据公共点旧坐标与其改正数的对应关系,利用常规数字成图软件的离散函数插值功能,获取任意点的坐标换算改正数,实现新、旧坐标转换。实例应用表明,该法简便可行,换算精度高,是新旧测量坐标转换的有效方法。     

方差分量估计在三维七参数坐标转换中的应用

将方差分量估计应用于三维七参数坐标转换模型参数求解,并通过实例计算与传统的解算方法进行精度比较,实验结果表明,将方差分量估计用于三维七参数坐标转换模型参数求解,可有效提高坐标转换的精度。     

方差分量估计在三维七参数坐标转换中的应用

将方差分量估计应用于三维七参数坐标转换模型参数求解,并通过实例计算与传统的解算方法进行精度比较,实验结果表明,将方差分量估计用于三维七参数坐标转换模型参数求解,可有效提高坐标转换的精度.     

北京54坐标系坐标转换的探讨

坐标系之间的相互转换常用相似变换法,但如果公共点存在较大的误差,计算结果会使转换模型存在较大的差异.结合原有北京54坐标系和由GPS成果换算得的54坐标系之间进行相互转换的实例,探讨了公共点的误差对转换模型的影响,提出了转换计算前应对公共点进行筛选的设想,并利用Baarda数据探测法原理,对公共点进行筛选,剔除偏差较大的公共点,有效消除了公共点间隙较大的缺陷,使转换后的坐标更加符合相似变换的特征.     

GPS高程转换联合模型的方差分量估计

GPS高程转换精度主要由2个方面影响,一是传统方法将求解转换参数和变换待求点的高程异常值分成2步计算,且在第2步计算时忽略了高程异常待求点的坐标误差。二是由于随机模型不准确的原因导致GPS高程转换精度降低。为解决以上2个问题,基于二次多项式曲面拟合模型,采用GPS高程转换联合模型的方差分量估计方法对其进行解算。实验表明,给出的方法具有可行性且能够提高转换精度。     

一种简便的三维激光点云拼接模型

针对目前基于标靶或特征点的点云拼接需3个及以上公共点、使得算法计算及编程变得复杂的问题,提出了一种基于2个公共点的简单拼接模型。首先在测站间获取2个公共点的两套坐标,再根据平面坐标转换思想求解测站间转换参数,包括3个平移参数和1个角度参数。使用本研究算法、七参数算法以及徕卡C10扫描仪配套软件Cyclone内嵌算法进行解算试验,结果表明,本研究算法解算结果不仅满足精度要求,而且易于编程,计算效率高,在实际应用中具有一定的可行性。     

基于齐次坐标变换的陀螺框架加工误差分析

针对陀螺框架高精度垂直孔系加工精度影响因素多且无综合分析测评方法的工程实际,采用齐次坐标变换的分析方法,建立了坐标镗床上应用转台精镗陀螺框架孔的同轴度误差模型,设计实现了误差分析软件,对陀螺框架的同轴度误差进行了定量分析,实现了陀螺框架加工误差的快速预测．加工试验结果表明该模型分析结论与加工试验结果具有较好一致性,分析方法对系列新产品开发具有指导作用．     

局部区域三维坐标变换的两步解法

在局部区域三维坐标变换中,布尔萨模型的旋转参数和平移参数存在相关性,容易出现解算模型病态问题.为此提出将旋转参数和平移参数分开解算的两步解法,在去掉平移参数后采用最小二乘法估计旋转参数,再用加权整体最小二乘法估计尺度参数和平移参数.该方法既可避免解算复杂的病态整体最小二乘问题,也顾及了原系统坐标误差影响.模拟实验表明:与最小二乘法和整体最小二乘法比较,两步法提高了尺度参数和平移参数的估计精度,特别是尺度参数,外围坐标变换精度明显提高.     

常用平面坐标转换模型的空间适用范围研究

测绘和煤矿行业中经常需进行北京54坐标和西安80坐标的相互转换。以陕西某矿务局2个煤矿所测地面和井下控制导线的北京54坐标和西安80坐标成果为基础,通过数学仿真,研究了赫尔默特相似变换、仿射变换、双线性变换3种常用转换模型伴随空间范围的增大,坐标转换精度的变换规律。探索了不同模型的空间适用范围,在综合考虑转换精度和空间适用范围的基础上,确定了适合该矿务局的最优转换模型,及建模控制点个数。就面积在100 km2以上的常见煤矿地区,在建立2种坐标系间的平面坐标转换模型时,仿射变换模型转换精度最高,所需控制点数量较少,宜在10个以上,且分布尽可能均匀,所得转换参数的适用范围最广,能够起到减轻野外工作量和人工计算量的作用。该研究在实际工作中具有一定的理论和指导意义。     

基于混合优化算法的关节臂式测量机参数标定

为进一步提高关节臂式坐标测量机等高机动性精密测量设备的测量精度,使用D-H矩阵法建立其关节坐标转换数学模型并据此推导出参数误差模型.针对非线性多参数标定问题,通过变换分析消除了最小二乘法求解时矩阵中的冗余参数,降低了计算的复杂性.设定判定准则并实现最小二乘法和模拟退火算法的混合,提出了一种基于混合优化算法的参数标定方法,解决了LM算法的初值设定和SA算法的搜索效率逐步降低的问题.实验结果表明:关节臂式测量机参数经混合优化算法标定后,参数的误差范围有了显著的缩小,单点重复性误差的平均值减小了1.746 mm,长度误差的平均值减小了0.941 mm,测量误差得到了进一步的抑制.     

高精度球度测量的评定方法

针对被测球面轮廓的尺寸小、精度高的特点,采用"气动法"测量球度误差.在此基础上,根据数学规划理论,在指定的区域产生均匀分布的数论网格,目标函数在各网格点进行寻优求解,从而评定球度误差.通过Matlab编程,得出仿真结果.结果表明:该算法收敛速度快,且能达到任意指定的精度要求.     

基于液晶标靶的坐标测量方法

提出一种基于液晶标靶的坐标测量方法.通过最小二乘优化的方法确定摄像机主点与坐标测量头的坐标转换关系,结合摄像机外参数确定测量头的三维坐标,将摄像机用于光学三维坐标的测量,提出了相机移动时的坐标变换公式和移动距离的计算方法.实验结果表明,平面标靶标定点数量显著增多,可精确提取标定点,摄像机的标定结果更加准确.该方法简单、可靠,可以准确的得到光学坐标测量结果.     

遗传算法及其在平面度误差求解中的应用

对标准遗传算法提出了一些改进,并应用于计算满足最小区域法的平面度误差．采用实数值编码,其计算结果的精确度非常高,理论上可以获得全局最优解．改进的遗传算法简单明了,收敛速度快,在计算机上容易实现,可用于三坐标测量机等测量平面度误差的数据处理．