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山友分享的全國基石及衛星控制點資料(98.11.18更新檔案)

對了, 目前沒有一套可以全面套用在全台灣轉換座標的參數, 除非要求精度不高, 幾位我接觸的教授與測量人員說一公尺左右是做的到. 但是如果轉換精度要降到公分級, 甚至是mm級, 必須利用MTWDCON產出若干小區域資料來推測參數, 這樣就可以找到符合測量要求的轉換參數, 因此看我們的要求與需要來決定! MTWDCON程式官方宣告可以精確到40cm以下! 只是僅侷限於台灣本島, 不知道利用這程式計算外島時, 誤差是否還可以控制在1公尺以內, 如果可以, 那不是也多了一個業餘用的外島轉換程式!
近日思索基石資料庫轉換問題, 將溪子口山的TWD67 TM2與TWD97 TM2資料相互轉換後發現其實都不超過5cm誤差, 也就是兩者在Garmin Vista HCx上就是同一個點, 24.99253, 121.54866 (TWD97經緯度), 查對基石與內政部資料後發現, 基石資料由於轉換程式關係, 變成了24.251, 121.54866, 因此基石資料庫需要重新計算轉換座標, 這樣顯示的位置就是正確的了!

但是, 由於Vista HCx機內轉換機制不精細, TWD67 TM2顯示的座標保證是有錯誤的, 不管你是用Garmin預設的TWD67 datum還是user datum一樣, 還好, 定點位置是以TWD97經緯度來決定, 因此位置會是正確的! 另外, 澎湖外島地區座標無法被MTWDCON程式接收, so, 澎湖等地只能任由它去了!

最後, 便是怎麼找出最佳的轉換參數了?
第一個便是Garmin與Magellan的三參數: Garmin是整數, Magellan可以到小數點一位數. (目前我用-751, -360, -180, 溪子山X,Y誤差可以縮小到 1.3, 1.3m, 但是其他點位似乎有些不同!)

其次, 則是高手們在乎的七參數.
minstrelsy wrote:
內縮變形是七參數的最後一個參數所影響, 也就是scale....(恕刪)

假設Scale的影響是可以獨立去調整的,那麼可能會有一個Scale的值,會讓其所造成的變形量最小化
調整一下hwsu315的Excel檔,用Excel中規劃求解的功能,求Scale的最佳值,結果是 0.999550783


有把其他幾個分頁的Scale也改了,也許我的設定有誤,Excel檔案放上來: 規劃求解.xls
Excel 表是現成的,就把七參數逐一求最佳值,結果是:
dx 750.7401308
dy 356.8999572
dz 182.365945
rx 6.74221E-07
ry 3.00371E-07
rz 2.0955E-09
M 0.999550783

差異_距離_平均 變成 2.17



原本是:
dx 750.739
dy 359.515
dz 180.51
rx 6.74221E-07
ry 3.00371E-07
rz 3.4383E-08
M 0.9999818

差異_距離_平均 = 2.97



最佳化的順序是: Scale、dx、dy、dz、rx、ry、rz
可能 不能這樣分開來逐一求最佳值,就算可以,順序可能也不是這樣的,這個我沒有把握,隔行如隔山...
隨手作的,參考參考就好



以七參數的公式結構來看,Scale應該是可以獨立調整的




比較參數最佳化之前與之後的差異分佈圖

86年內政部七參數轉換 的差異中
X軸的成分 與 分佈:
之前:

之後:


X軸的 成分 與 分佈,右旋90度來看:
之前:

之後:


Y軸的 成分 與 分佈:
之前:

之後:


Y軸的 成分 與 分佈,右旋90度來看:
之前:

之後:
Wei_1144 wrote:
假設Scale的影響是可以獨立去調整的,那麼可能會有一個Scale的值,會讓其所造成的變形量最小化
調整一下hwsu315的Excel檔,用Excel中規劃求解的功能,求Scale的最佳值,結果是 0.999550783...(恕刪)

後來想想,基點資料太多也許反而不好,應該用幾組準確對應的極端基點(例如 虎子山+東西南北極端) 去求參數的最佳值就好,避免過多資料的雜訊干擾
很可疑...
1. 內政部 不願意公佈理想參數
2. 內政部的DOS程式是用內插法,不是用參數法
3. 內政部網站把座標個位數無條件捨去

會不會根本就不會有理想的七參數,所以內政部不願意公佈參數,以免和公佈的量測結果 或 DOS程式轉換結果互相矛盾,自找麻煩

純猜測
Google第一篇搜尋的文章值的閱讀---TWD67 與TWD97 大地基準轉換方法之研究.

研究結論: 根據一等衛星控制點之成果分析,七參數相似轉換法由於模式中未考慮網
形變形之影響,精度最不理想。由於最小二乘共置法及最小曲率法的精度一致,
本文建議台灣地區基準轉換的方式是使用最小曲率法來產生網格點曲面,供未知
點直接轉換使用,若依此法進行轉換,不僅擁有最佳之效率性,亦可使得共同點
完全套合,而且可讓檢核點水平坐標殘差的均方根值為最小。


也許內政部程式就是用最小二乘共置法或最小曲率法?
我已經將台灣地區基點以MTWDCON程式轉換完成, 應該是沒有任何誤差了(以公尺為單位的Garmin來看), 外島部分則以成功大學水工研究所網頁轉換(用上述程式驗證台灣地區的精確度是小於1公尺), 也就是說三角點位置在Garmin機上顯示位置是正確的, 但是螢幕顯示的二度分帶座標會因為三參數不同而有出入, 我以-751, -360, -181(-180似乎也OK), -23, -0.00081188輸入user datum, 顯示誤差在虎子山約1m, 南北部則有高達5m之多, 大概是宿命吧! 聰明的三位大師給點指示吧!

對了, Wei_1144大師, 可否幫我將csv檔轉成gpx檔? 裡面的格式我都設定好了, 不需更動, 又要麻煩你了!
<<< 重新以最精確的內政部程式當標準來檢驗各種轉換程式的誤差 >>>

溪子口山原始座標(TWD67, TM2) : 304555, 2765267

內政部MTWDCon程式:
轉 TWD67 經緯度:( 121.5404376389 , 24.9943225556 ), ( 24.59’39.5612” , 121.32’25.5755” )
轉 TWD97 經緯度:( 121.5486596944 , 24.9925355 ), ( 24.59’ 33.1278” , 121.32’55.1749” )
轉 TWD97 TM2:( 305385.6012 , 2765062.8264 )

成大水工所轉換網頁: http://gis.thl.ncku.edu.tw/coordtrans/coordtrans.aspx
轉 TWD67經緯度 : (121.540437633804,24.9943225806) , ( 121.32’25.57548” , 24.59’39.56129” )
轉 TWD97 經緯度: (121.548659366204,24.9925390687078) , ( 121:32’55.17372” , 24:59’33.14065” )
轉TWD97 TM2 : 305385.566, 2765063.220

Michaelking程式: http://michaeljoking.myip.org/modules/news/article.php?storyid=127
轉 TWD67 經緯度:( 121.540438 , 24.994323 ), ( 121.32’25” , 24.59’39” )
轉 TWD97 經緯度:( 121.548641 , 24.992517 ), ( 121.32’55” , 24.59’33” )
轉 TWD97 TM2:( 305383.715 , 2765060.772 )

中研院WGS84_TM2+Transform程式: http://gis.ascc.net/ISTIS/tools.html
轉 TWD67經緯度:( 121.540438 , 24.994324 ), ( 121°32’25.58” , 24°59’39.57” )
轉 TWD97經緯度:( 121.548641021289 , 24.9925171803815 ), ( 121.32’55.1077” , 2.59’33.0618” )
轉 TWD97 TM2:( 305383.723727514 , 2765060.78874442 )

Garmin Mapsource程式: http://www.garmin.com.tw/cartography/MapSource/download_TW_mapsource.htm
轉 TWD67 經緯度:( 121.54044 , 24.99434 ), ( 121.32’25.6” , 24.59’39.6” )
轉 TWD97 經緯度:( 121.54877 , 24.99253 ), ( 121.32’55.6” , 24.59’33.1” )
轉 TWD97 TM2:( 305396 , 2765063 )


內政部程式轉換誤差:
TWD67--TWD97(WGS84)轉換約有50cm誤差, 同一大地基準之內的經緯度--TM2轉換誤差為0.
因此以下誤差以內政部為基準來比較:

成大水工所網頁程式轉換誤差:
TWD67--TWD97(WGS84)誤差是 ( 0.352m, 0.3936m) = 0.3247m

Michaelking轉換程式轉換誤差:
TWD67--TWD97(WGS84)誤差是 ( 1.8862m, 2.0544m) = 2.7890m

中研院WGS84_TM2程式轉換誤差:
TWD67--TWD97(WGS84)誤差是 ( 1.8775m, 2.0376m) = 2.7707m

Garmin Mapsource轉換誤差:
TWD67--TWD97(WGS84)誤差是 ( 10.3988m, 0.1736m) = 10.4003m
(誤差值超出中研院的誤差經驗值太多, 顯然有改進必要的空間!)

可否幫我將csv檔轉成gpx檔? 裡面的格式我都設定好了, 不需更動, 又要麻煩你了!

沒問題啦
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