[發明專利]一種用于地理坐標轉換中異常點的定位與估值方法

有效

• 申請號: 201910068657.4
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN110032709B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 王建民;杜孫穩;史紅霞
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G06F17/16
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明公開了一種用于地理坐標轉換中異常點的定位與估值方法，通過異常值影響經最小二乘平差的驗后方差，剔除異常值后驗后方差顯著減小，逐一剔除觀測值（坐標點）來計算對應的驗后方差；經一個完整搜索后，暫時將最小驗后方差的對應的觀測值看作是異常觀測值；本發明在求解轉換參數的過程中能夠自動發現定位多個異常點，同時對異常值進行估計并加以修正，直接獲得了經異常值修正后轉換參數，實驗證明本發明的方法是可靠有效的，對二維、三維四參數（平面坐標），布爾莎、莫洛金斯模型（空間坐標），二維、三維七參數（大地坐標），多項式擬合，仿射變換均適用。

技術領域

本發明涉及測繪科學技術、地理信息科學和遙感圖像處理領域，特別是涉及一種用于地理坐標轉換中異常點的定位與估值方法。

背景技術

目前，實現坐標轉換的主要技術是利用不同坐標系統下的重合點的坐標，在最小二乘法(least-squares,簡稱LS)的支持下，求解轉換參數，前提條件是重合點坐標精度可靠。實事上，坐標點精度受偶然誤差累積、地殼運動變形和區域性系統誤差的綜合影響，導致坐標點偏離了其真正的位置，如果控制點的偏離值異常，就會嚴重影響求解參數的可靠性，最終降低轉換成果的精度。

抗差估計法是通過在解算參數的過程中，構建權函數式來抵制異常點對參數的影響，權函數的本質作用是在求解參數的過程中，賦予異常觀測值較小的權，其中調諧系數是構建權函數式的一個重要參數，但是調諧系數的不確定性給異常值的探測帶來不便，這是該類方法的不足之處。

實際應用中，無法判別哪些點是可靠的，對于異常點的識別主要是經LS求參后，計算重合點轉換殘差，如果某個坐標分量的殘差大于3倍中誤差就認為該坐標點為異常點，這種方法的原理就是3倍標準差準則，在技術規范中也是應用3倍標準差準則來判定異常點，這對于較大的異常值有效，由于異常值對殘差的影響非常復雜，該方法從理論上來說并不嚴密，不能有效抵抗多個異常點的影響。

對于異常點的處理，目前主要的措施是將其剔除，不參與求解轉換參數，這樣的后果是改變了重合點數量和空間分布，實驗證明，對于坐標轉換參數的求解，重合點的空間分布的合理性有助于從整體上增強轉換模型的魯棒性。

發明內容

本發明的目的是為解決上述現有技術的不足之處而提供一種用于地理坐標轉換中異常點的定位與估值方法。

本發明的技術是通過以下技術方案實現的：一種用于地理坐標轉換中異常點的定位與估值方法，包括：

獲取不同地理坐標系中重合點的坐標值，作為坐標轉換的觀測值；

設定觀測值數量為n，每次剔除所有觀測值其中一者，用剩余的觀測值進行n-1維完整搜索，計算得到數量與觀測值相等的驗后方差，并確定得到的驗后方差最小值對應的觀測值，作為假設的異常觀測值；

對剩余的n-1個觀測值進行下一個完整搜索，計算得到數量與剩余觀測值相等的驗后方差，確定得到的驗后方差最小值對應的觀測值，作為假設的異常觀測值；

判斷兩個相鄰完整搜索的最小驗后方差是否有顯著差異，若有顯著差異，則停止進行下一個完整搜索，每個完整搜索得到的最小驗后方差對應觀測值的重合點作為異常觀測值；

由異常觀測值的搜索結果構建定位矩陣，根據異常值與殘差之間的關系，直接導出異常值的估值方程和轉換參數修正方程；將定位矩陣和原觀測值代入估值方程，直接獲得異常值的大小，同時將異常值估值結果代入修正方程，直接輸出經異常值修正后的坐標轉換參數。

其中，在對觀測值進行完整搜索的步驟中，包括步驟：

假設有n個觀測值，在進行定位搜索異常值之前，進行最小二乘法LS求解參數，并估計驗后方差其中，下標0表示所有的觀測值參與最小二乘法LS計算得到的驗后方差；