gps大地测量坐标系统及高程系统转换

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1、武汉大学GPS大地测量坐标系统及高程系统转换学院：武汉大学班级学号：200953103417学生姓名：程卫旗指导教师：黄声享-20-武汉大学摘要GPS(GlobalPositioningSystem)测量具有全天候、快速、经济等诸多优点,但是长期以来,工程应用领域只是利用了GPS测量中的平面位置信息,浪费掉了高程信息,也就是没有充分利用并开发GPS资源。如果GPS水准方法在一定范围内可替代低等级几何水准测量,不仅可以获得可观的经济效益,而且也为通过GPS测量确定大地水准面的研究提供了参考。因此,GPS测定正

2、常高的研究具有一定的科学价值及现实意义。GPS观测数据经处理后，可以得到两点间基线向量及高精度大地高差，若已知一点大地高，便可求得全网任一点的大地高。大地高是以椭球面为基准的高程系统，而我国采用的是以似大地水准面为基准的正常高系统，因此，需将大地高转换为正常高。关键词：GPS,高程系统转换-20-武汉大学目录1绪论-3-1.1引言-3-1.2GPS全球定位系统简介-3-1.3GPS系统发展现状-4-1.4我国高程系统现状-5-1.5GPS高程转换概况-5-1.6本论文所研究的内容-6-2高程基准起算面及其相

3、互关系-6-2.1平均海平面与高程基准面-6-2.2大地水准面与似大地水准面-8-2.3参考椭球面与大地水准面的关系-10-3GPS大地测量坐标系统及高程系统-11-3.1坐标系统分类-11-3.1.1空间直角坐标系-12-3.1.2平面直角坐标系-13-3.1.3大地坐标系-13-3.2GPS测量中常用的坐标系统-13-3.2.1WGS-84坐标系-13-3.2.21954年北京坐标系-13-3.3坐标间的转换关系-14-3.3.1空间直角坐标转换为空间大地坐标-14-3.3.2大地坐标转换为高斯平面直角

4、坐标-15-3.4高程系统与高程基准-17-3.4.1大地高系统-17-3.4.2正高系统-17-3.4.3正常高系统-17-3.4.4三种高程系统间的关系：-18-结论-19-参考文献-20--20-武汉大学1绪论1.1引言大地水准面是与平均海平面最接近的一个重力等位面，大地水准面表征了地球的基本几何和物理特性，不论从大地测量发展需要还是从其对地学相关研究和服务经济建设的重要作用来看，不断精化全球和区域大地水准面是大地测量学的最重要的任务之一。大地水准面或似大地水准面是一个国家高程系统的起算基准面，其格网

5、数值模型可以看作一种测定正常高的参考框架。水准测量的参考基准只是大地水准面上一个特定的点，即在一个选定的验潮站上确定的平均海面上的一点，且假定此平均海面就是大地水准面，其他所有地面点的正常高都要从这一点出发，通过水准测量路线的高程传递来测定，由精密水准测量建立的国家高程控制网，是水准测量测定高程的由精密GPS大地高测量可以确定所测点的正常高由下式计算或N和ζ分别为大地水准面差距和高程异常，N和ζ由大地水准面模型提供，因此可以认为所用模型起到了由GPS测定正常高的参考框架作用。从这个意义上说，建立和精化大地水

6、准面模型，就是现今GPS定位时代建立和维护国家高程参考框架，和建立国家高精度GPS定位网或传统的国家高程控制网具有同样重要的意义，也是一个国家发展测绘事业的一项大地测量基础建设。1.2GPS全球定位系统简介GPS全球定位系统的英文全称是“NavigationbySateliteTimingandRangingGlobalPositioningSystem”。该系统于1973年12月由美国国防部批准他的海陆空三军联合研制，最初作为军事用途。该系统具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作简单、应用广泛等优点，可

7、向各类用户提供精密的三维坐标、速度、时间信息。自1974年起，经历了方案论证、系统研制、生产作业三个阶段。GPS分为三大部分：空间部分（GPS卫星星座）、地面控制部分（主控站、监测站和注入站）、用户设备部分（GPS接收机）。GPS系统地空间部分由24颗卫星组成（其中3颗为备用），其基本参数是：卫星颗数为21+3，卫星轨道面个数为6，卫星高度为20200km,轨道倾角为55度，卫星运行周期为11小时58分（恒星时12小时），载波频率为1575.42MHz-20-武汉大学和1277.60MHz。卫星通过天顶时，

8、卫星可见时间为5小时，在地球表面上任何时刻，在高度角15度以上，平均可同时观测到6颗卫星，最多可达9颗卫星。在用GPS信号卫星导航时，为解算测站上的三维坐标，必须观测4颗以上的GPS卫星，简称定位卫星。这些卫星在观测过程中的位置几何分布对定位精度有一定的影响。导航定位时,把GPS卫星作为动态已知点，来解求待定点的状态参数。卫星的位置是由卫星发射的星历——描述卫星运动及其轨道的参数算得的。GPS卫星所播发的星历，是