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1、GPS测量中的几个问题/一牡———GPS测量中的几个问题椿无——————一(福建省漳州市建委,363000)[摘要:本文讨论了GPS测量中布网方案的优化设计,数据处理方击的改进,GPS水准高程精度和坐标系统的定义压其相互转换等问题.提出了几点有益的结论.[关键词]GPS测量GPS水准布网数据处理一,坐标系统基本定义及其转换公式为了方便用户需要,通常情况下,GPS测量成果一般同时提供四种坐标系的坐标,即WGS一84坐标,8O年国家大地坐标,54年北京坐标,地方独立坐标.下面对各种坐标系的意义及其之间的相互关系进行简单的介绍.1,GPS坐标系GPS采用
2、的是1984年世界大地坐标系,即WGS一84坐标系.WGS一84是一个协议地球坐标系,椭球采用国际大地测量与地球物理联合会第17届大会大地测量常数推荐值,长半轴a=6378137米,扁率f一1298.257223563.该坐标系的原点是地球的质心,Z轴指向BIH定义的协议地球方向,X轴指向BIH的零度子午面和协议地球极赤道的交点,Y轴和z,x轴构成右手坐标系.2,54年北京坐标系54北京坐标系是一种参心坐标系,采用克拉索夫斯基椭球参数.长半轴a=6378246米,扁率f=1:298,3,大地原点名义上是北京,实际上是原苏联的普尔科沃,大地点高程是以
3、56年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准.该坐标系是为满足我国经济建设和国防建设需要而建立,是我国解放后的第一个坐标系,在测?收稿日期;1996—9—22绘生产和各项建设中发挥了巨大的作用,不但测制了大量的控制点和地形图,而且为各行业建设提供统一的坐标系统.但是,54年北京坐标系存在椭球参数精度不高,参考椭球面与大地水准面存在系统性的倾斜以及定向不明确等缺点.3,80年国家大地坐标乐8O年国家大地坐标系也是一种参心坐标系,椭球参数采用国际大地测量和地球物理联合会1975年推荐的地球椭球参数,长半轴a=6378140米,扁率f1:298.257,大
4、地原点建在我国西安径阳县永乐镇.坐标系的椭球短轴平行于由地球质心指向地板原点JYDao方向,大地起始子午面平行于格林尼治平均天文台的子午面,椭球定位参数以我国范围内高程异常平方和等于最小为条件求定.8O年国家大地坐标系的建立是在j4北京坐标系的基础上完成的,克服了54北京坐标系存在缺陷,具有明显的优点.8O年国家大地坐标系完全符合建立经典参心大地坐标系的原理,容易解释;地球椭球的参数和数值大小更加合理,准确,坐标系轴的指向明确;椭球面与大地水准面获得较好的密合.尸尸o20??北京测绘?1997年第1期4,独立坐标系我国采用高斯投影,在该投影中,除中
5、央午线没有长度变形外,其它位置上的任何线段,投影后均产生长度变形,而且中央子午线愈远变形愈大.为此,一般通过分带投影的办法,以限制长度变形.我国规定采用6.带或3.带进行分带投影,但是对于城市,工矿等工程测量中,为满足大比例尺测图和进行施工放样的要求,采用6.带或3.带还不能满足其精度的需要.通式中,x,Y,z表示新坐标系的坐标,xYz表示原坐标系的坐标,AxAy.,△z.表示坐标原点的平移量,￡,,Ez表示旋转参数,m表示尺度因子..上式称为布尔莎七参数变换公式,是相似坐标变换中的一个典型公式.只要知道参数值,两套坐标系间的坐标就可方便的进行转换
6、.二,控制网的优化设计常规大地测量方法布设控制网通常是采用连续的整体网,为保证足够的精度,对网的图形结构有较高的要求,这种布网方法工作量大,费用高,效率低.近几年,随着经侪建设的迅速发展,需要测制大量小面积的大比例尺地形图.这类地形图的特点是测图面积小,区域分散,局部控制网要求精度高.显然,用常规方法来布设测量控制网存在一定问题.例如沿海地区的一些县,乡镇,开发区,因开发建设需要测制地形图,测区面积小,引测已知点难,常采用任意坐标.给实用带来一些麻顺.应用GPS技术布设城市控制网是目前采用的主要方法,但大部份布测方法仍是采用连续网,以大体一致的点位
7、密度覆盖整个测区,如果测区范围不大,这种布网方式具有优点.但对一些较大范围的测区.各城镇之间相距较远,中间包含广大农村和尚未开发的地区,这些地区常采用自选的中央子午线,自选的计算基准面,即独立平面坐标系.一般情况下,一个城市选用城市中心部位的经线为中央子午线,选平均高程作为计算基准面,这样可最大限度碱小长度变形,保证地形图的精度和工程放样的精度.wGS一84属地心坐标系,54北京坐标系,8O国家大地坐标系和独立平面坐标系属参心坐标系,它们所对应的空间直角坐标是不同的,不同坐标系的坐标相互转换可由下式实现.+圉在一个在较长时期还不需布设控制网,对于这
8、种测区,连续布嗣是不经济的.为了既保证控制网的精度,又减少工作量和经费开支,必须对布网方案进行优化设计.1,网扩展图形闻连
