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1、-GPS测量中的坐标系转换第一章绪论1.1概述坐标转化并不是一个新的课题,随着测绘事业的发展,全球一体化的形成,越来越要求全球测绘资料的统一。尤其是在坐标系统的统一方面.原始的大地测量工作主要是依靠光学仪器进行,这样不免受到近地面大气的影响,同时受地球曲率的影响很大,在通视条件上受到很大的限制,从而对全球测绘资料的一体化产生巨大的约束性。另外由于每一个国家的大地坐标系的建立和发展具有一定的历史特性,仅常用的大地坐标系就有150余个。在同一个国家,在不同的历史时期由于习惯的改变或经济的发展变化也会采用不同的坐标系统。例如:在我国建国之后
2、,为了尽快搞好基础建设,我国采用了应用克氏椭球与我国实际相结合的北京54坐标系;随着经济的发展北京54坐标系的缺陷也随之被表露的越来越明显,特别是对我国经济较发达的东南沿海地区的影响表现得更为明显,进而我国开始研究并使用国家80坐标系。在实际生活中,在一些地区由于国家建设的急需,来不及布设国家统一的大地控制网,而建立局部的独立坐标系。而后,再将其转换到国家统一的大地控制网中,这些坐标系的变换都离不开坐标值的转化.在国际上,随着1964年美国海军武器实验室对第一代卫星导航系统─.---NNSS的研制成功,为测绘资料的全球一体化提供了可能
3、。到1972年,经过美国国防部的批准,开始了第二代卫星导航系统的开发研究工作,即为现在所说的GPS。此套卫星导航系统满足了全球范围、全天候、连续实时以及三维导航和定位的要求.正是由于GPS卫星的这些特性,这种技术就很快被广大测绘工作者接受。是由于坐标系统的不同,对GPS技术的推广使用造成了一定的障碍。这样坐标转换的问题再一次被提到了重要的位置。为了描述卫星运动,处理观测数据和表示测站位置,需要建立与之相应的坐标系统。在GPS测量中,通常采用两种坐标系统,即协议天球坐标系和协议地球坐标系。其中协议地球坐标系采用的是1984年世界大地坐标
4、系(WordGeodeticSystem1984─WGS-84)其主要参数为:长半轴a=6378137;扁率f=1:298.257223563.而我国采用的坐标系并不是WGS-84坐标系而是BJ-54坐标系,这个坐标系是与前苏联的1942年普耳科沃坐标系有关的,其主要参数为:长半轴a=6378245;扁率f=1:298.3.这就使得同一点在不同的坐标系下有不同的坐标值,这样使测绘资料的使用范围受到很大的限制,并且对GPS系统在我国的广泛使用造成了一定的约束性,对我国的测绘事业的发展不利。为了解决这个问题,我国的测绘工作者做了大量的工作
5、,并且已经有许多使用的商品化软件投入市场,其中以七参数法用的最为普遍。本次毕业设计也正是在这个理论基础之上进行的,但是由于此方法中参数较多,对于一部分GPS用户来说不容易使用足够的已知点坐标求解。并且现在国内所使用的坐标转换程序大多使用国外软件,除了成本较高以外,也不利于推广使用,同时大多软件中没有对参数进行检验的过程,为了能够较好的解决这个问题,为了使我国的GPS用户没有后顾之忧,提出了这个课题。1.2本课题的研究任务研究本课题的任务是基于七参数法原理，利用相应的数学知识（主要使用到了最小二乘法）求解出由WGS-84向BJ-54坐标
6、系转化的七参数值，再计算相应的BJ-65坐标系的坐标，最后通过高斯正算公式完成高斯投影坐标的计算。.---通过本次毕业设计基本完成了七参数的求解工作，所得出的结果可用于不同区域内，精度要求不太苛刻的、不同空间直角坐标系之间的坐标值的转化，可以减少已知点的数目，降低使用条件和计算成本，以便于在国内推广应用。第二章GPS概述2．1全球定位系统简介GPS系统，即全球定位系统，是由美国陆海空三军联合研制的一种新的卫星导航系统。它的结构包括：1.GPS卫星星座。由分布在6个轨道平面内的24颗GPS卫星组成。2.地面监控系统。包括一个主控站、三个
7、注入站和五个监控站及其它的通信系统和辅助系统，其主要功能是收集数据，编算导航电文，向用户发送广播星历及精密星历。3.GPS信号接收机。它是用来接收、跟踪、变换和测量来自GPS卫星的信号，提供用户状态参数的一种电子设备。2．2GPS卫星测量原理定位应用基本原理：GPS接收机产生与卫星发射相同的伪随机码，由机内延迟锁相环使复制码与卫星输入码对准，求出信号传播时间，推算出卫星至接收机的距离。通过接收来自4颗或4颗以上卫星的信号，使用空间后方交会原理，求出接收机安置点的三维坐标和参数，达到定位的目的。测量应用是使用两台或两台以上的接收机在待测
8、点上同步观测卫星。通过测定载波相位差，依据相位的线性组合（单差，双差，三差）和求出的整周模糊度，来测定两点或多点空间坐标的三维坐标增量。其精度可达1─2PPM（相对定位精度）。2．3GPS在工程上的应用.---GPS是多
