通过三个或三个以上已知点求解七参数模型中的参数:不同空间直角坐标系之间的变换,其参数有(ΔX0,ΔY0,ΔZ0,ωX,ωY,ωZ,m)七个,其中(ΔX0,ΔY0,ΔZ0)为坐标平移量,(ωX,ωY,ωZ)为坐标轴间的三个旋转角度(又称为欧拉角),m为尺度因子。七参数模型如图。
以WGS84坐标系转换为北京54坐标系为例:
为计算模型中的七个参数,至少需要三个已知点的北京54空间坐标(X,Y,Z)BJ54和WGS-84空间坐标(X,Y,Z)WGS84,利用最小二乘法求出七参数。
然而,我们已知的三个公共控制点的坐标成果,一种是GPS观测中可直接获得的WGS84椭球下的大地坐标经纬度(B,L,H),另一种是工程测量中使用的是高斯投影后的平面直角坐标(x,y,h)。即已知的三个公共控制点的坐标成果就是这两种形式的坐标表来表示的。首先,我们要把这两种形式的坐标都转换为七参数模型中的空间直角坐标。步骤如下:
1.将WGS84椭球下的大地坐标经纬度(B,L,H),采用WGS84椭球参数,转换为WGS84的空间直角坐标(X,Y,Z)
2.将北京54投影平面直角坐标(x,y,h),采用克拉索夫斯基椭球参数,转换为大地坐标((B,L,H)后,再转换为北京54的空间直角坐标(X,Y,Z)。
3.将转换得到的三个公共点的北京54空间坐标(X,Y,Z)BJ54和WGS-84空间坐标(X,Y,Z)WGS84代入七参数模型中,求解七个参数。
以上转换过程十分复杂,即涉及到大地坐标经纬度与空间漏猛直角坐标的换算,还涉及到空间直角坐标与平面直角坐标的投影。通常,我也使用已有的计算程序来求解七参数的,在很多这些并搜巧求解七参数的程序中,直接采用的是WGS84的大地坐标和北京54大地坐标来计算,就是你只需输入三个已知点的一套WGS84的大地坐标和一绝键套北京54大地坐标,即可为你求解出七参数。
在很多GPS基线解算与平差软件中,都提供了求解七参数/四参数的工具,你可以自己试试。
需要注意的是,在求解七参数前必须设置高斯投影参数:中央子午线,x坐标常数和y坐标常数,以及比例因子。
在这一章中,我们将通过编制计算程序通过计算机实现水文地质参数的计算,比如上一节的泰斯公式计算含水层参数,将通过编制计算程序来直接把非稳定流抽水试验资料代入泰斯公式的级数表达式中求解水文地质参数,彻底解放手工劳动,使水文地质参数的计算实现批量化、自动化。不但省去了大量的手工工作,方便、快捷,而且只要计算程序无误、录入原始数据准确,计算结果是绝对可靠的。退一步讲,即使录盯樱入的原始数据有误,因为原始数据是通过数据文件输入计算程序的,也是容易检查、便于纠正、方便重新运行程序输出计算结果的。
计算机求解水文地质参数一般经过下面的几个步骤:
(1)整理抽水试验原始资料,录入试验数据:把抽水试验现场记录的原始资料整理、分析,全部录入计算机,绘制成相应的表格、曲线。
(2)选择合适的计算公式:按照含水层是否承压、抽水试验主孔的性质(完整井、非完整井)、是否有观测孔及观测孔的个数、抽水试验是否呈稳定状态等条件,选择合适的计算公式。
(3)编制计算程序:态则磨以已选用的计算公式为核心、以抽水试验原始数据为依据,编制计算程序。
(4)录入计算程序配套的表格数据:这里不是指抽水试验的原始数据,而是不受抽水试验影响的、计算公式中需要查表获取的某些理论数据或经验数据,例如“1.6承压含水层稳定流帆斗单孔抽水试验计算K值”与“1.7潜水含水层稳定流单孔抽水试验计算K值”中均用到的表1-6-1“根据单位涌水量确定影响半径R经验值一览表”,需要在计算程序运行前就事先录入计算机、等待调用。
(5)检验程序计算结果的正确性:用已知计算结果的抽水试验资料代入程序进行计算,检验程序的计算结果是否正确。
(6)把抽水试验数据按计算程序调用的格式编辑成数据文件,并用计算程序调用的名称存盘。
(7)运行程序进行计算。
本章中,除了像泰斯公式计算含水层参数这样的较复杂计算之外,对几个用计算器就可以计算的简单的求参公式,也编制了简单的计算程序、给出了例题及计算结果供读者练习之用,目的是用最简单的计算作为开头,使读者先尝试到成功的喜悦,增添学习的兴趣和信心,为后面的复杂计算奠定基础。
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