【正文】 合點的雙重坐標 ,即重合點在 WGS－ 84 坐標系的坐標 : ? ? ? ?GG ZYXHLB , ? 重合點在某國家坐標系 (或地方獨立坐標系 )的坐標 : ? ? ? ? ? ? DDD ZYXHLByx , ?? 首先利用下式求解三個平移參數(shù) :利用下式將其它點在 WGS－ 84 坐標系的坐標轉換成某國家坐標系 (或地方獨立坐標系 )的坐標。s i nc o s0 ?? ??????? KyKxxx GiGiDi。 8)、坐標系統(tǒng)的轉換也可在 GPS 網(wǎng)進行約束平差時或聯(lián)合平差時一起進行 ,平差計算的同時也實現(xiàn)了坐標系統(tǒng)的轉換。 6)、對于一個 GPS網(wǎng)所求出的七個轉換參數(shù) ,其具有時間性和區(qū)域性。 3)、若由 ? ? ? ?GD ZYXZYX , ? 則可仍然利用此模型 ,但必須將七個轉換參數(shù)反號。:。 布爾薩（ Bursa）模型亦可寫成如下形式： ? ?TZYXKZYXR ??????? ? ? 。?? ?????LLaNdNdadaaa黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文 12 GPS 定位成果的坐標轉換 利用重合點坐標將 GPS 點在 WGS－ 84 坐標系的坐標轉換為某國家坐標系或地方獨立坐標系的坐標 所有 GPS網(wǎng)點于 WGS－ 84 坐標系統(tǒng)的坐標： ? ? ? ? GG ZYXHLB , ? 網(wǎng)中的重合點同時也有在某國家坐標系或地方獨立坐標系統(tǒng)中的坐標 : ? ? ? ? ? ? DDD ZYXHLByx , ?? 其中 : ? ?ZYX ??? , 為平移三參數(shù)； ),( ZYX ??? 為旋轉三參數(shù)； k 為尺度比參數(shù)。 2020 國家大地坐標系采用的地球橢球參數(shù)如下： 長半軸 a=6378137m； 扁率 f=1/ 五 、地方獨立坐標系 在我國的一些城市或礦區(qū)基于實用和方便的目的 ,建立了地方獨立坐標系 ,與之對應的是 “ 地方參考橢球 ”( 例如：高程投影面選為當?shù)氐钠骄０蚊?,進行高斯投影時中央子午線通常選擇在當?shù)刂醒胛恢酶浇?)。其對應的數(shù)學參數(shù)為 : 長半軸： a = 6378140m； 扁率：α = 1/= 四、 2020 國家大地坐標系 2020 國家大地坐標系是全球 地心坐標系 在我國的具體體現(xiàn)，其原點為包括海洋和大氣的整個地球的 質(zhì)量中心 。 二、 1954 年北京坐標系 1954年北京坐標系是前蘇聯(lián) 1942年坐標系 的延伸 ,其大地原點在前蘇聯(lián)的普爾黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文 11 科沃 ,與之相應的橢球為克拉索夫斯基橢球。其數(shù)學參數(shù)為 : 長半軸 :a = 6378137177。 坐標系和我國常用坐標系 測量常用 坐標系 一、 WGS－ 84世界大地坐標系 WGS－ 84 坐標系的定義是 :原點位于地球質(zhì)心 O， Z 軸指向 定義的協(xié)議地球極 (CTP)方向 ,X軸指向 CTP赤道的交點 ,Y軸與 X軸、Z軸構成右手坐標系。 橫斷面點測量，在已知中樁的垂直方向上，移動流動站依次至此樁的橫斷面方向地形變化點處，在距中線左右各 20范圍內(nèi)測出中線垂直方向上點的三維坐標，為繪制橫斷面需求，保持左右方向上的點大致在一個方向上，并根據(jù)實際地形的變化走勢，在地形復雜的溝、渠、坎、土堆、坑、塘等加密測量特征點 ,特征點最好高低、上下對應。 中線測量，測量時選路線前進方向進行變化位置放置流動站，每一個里程為一段分隔距離，由已知控制點，流動站手簿軟件即可顯示此點距離中樁偏移距離及實際高程，根據(jù)顯示數(shù)據(jù)，移動流動站至地形變化點的中樁位置，偏值精度到正負 5cm，即可打樁并記錄樁號、高程。 ? 各部委根據(jù)本部門 GPS測量實際情況制定的其他 GPS測量規(guī)程和細則。 GPS 測量規(guī)范是指國家測繪管理部門或行業(yè)部門制定的技術法規(guī)，包括： ? 2020 年國家質(zhì)量技術監(jiān)督檢疫總局和中國國家標準化管理委員會發(fā)布的《全球定位系統(tǒng)（ GPS）測量規(guī)范》，簡稱《規(guī)范》。 實際工作中的 GPS測量可劃分為方案設計、外業(yè)實施及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理三個階段。修正法是將基準站的載波相位修正值發(fā)送給移動站，改正移動站的接收載波相位，再求解三維坐標；差分法是將基準站采集到的載波相位發(fā)送給移動站，進行求差解 算三維坐標 ?；鶞收靖鶕?jù)該點的準確坐標可求出其他衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并將這一改正數(shù)發(fā)送給移動站；移動站根據(jù)距離改正數(shù)來改正其定位結果，大大提高了定位精度，從而使實時提供測站點在指定坐標系中的 三維定位結果達到厘米級精度。 RTK系統(tǒng)主要由基準站接收機、數(shù)據(jù)鏈及移動接收機三部分組成。 動態(tài)測量模式分為準動態(tài)測量模式和實時動態(tài)測量模式，而實 時動態(tài)測量模式又分為 DGPS和 RTK方式。 黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文 9 第 2章 GPSRTK測量相關概念 RTK測量技術是經(jīng)載波相位測量與數(shù)據(jù)傳輸技術相結合的以載波相位測量為依據(jù)的實時差分 GPS測量技術。為更好地服務于國家建設與發(fā)展，滿足全 球應用需求，我國啟動實施了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設。該系統(tǒng)已成功應用于測繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運輸、森林防火、減災救災和公共安全等諸多領域，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。中國高度重視衛(wèi)星導航系統(tǒng)的建設，一直在努力探索和發(fā)展擁有自主知識產(chǎn)權的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，空間段包括 5 顆靜止軌道衛(wèi)星和 30 顆非靜止軌道衛(wèi)星，地面段包括主控站、注入站和監(jiān)測站等若 干個地面站，用戶段包括北斗用戶終端以及與其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)兼容的終端。 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng) ﹝ BeiDou（ COMPASS） Navigation Satellite System﹞是中國正在實施的自主發(fā)展、獨立運行的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。 展望 與我國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng) GPS 是 近年來開發(fā)的最具有開創(chuàng)意義的高新技術之一，其全球性、全能性、全天候性的導航定位、定時、測速優(yōu)勢必然會在諸多領域中得到越來越廣泛的應用 [7]。 RTK 技術是 GPS 定位技術的一個新的里程牌 ,它不僅具有 GPS技術的所有優(yōu)點 ,而且可以實時獲得觀測結果及精度 ,大大提高了作業(yè)效率并開拓了 GPS 新的應用領域。 基準站點位精度平均在 3cm 之內(nèi) 。 隨著科學的不斷進步 ,RTK技術將得到越來越廣泛的應用 ,在未來也將會有更加先進的技術應用到測量行業(yè)中。在山區(qū)、林區(qū)或城鎮(zhèn)密樓區(qū)作業(yè)時 ,GPS 衛(wèi)星信號被阻擋機會較多 ,容易造成失鎖 ,需要經(jīng)常地重新初始化 ,這樣測量的精度和效率就受到影響。 RTK 耗電量較大 ,需要多個大容量電池、電瓶才能保證連續(xù)作業(yè) ,在電力供應缺乏的偏遠地區(qū)作業(yè)受到限制。同時注意選擇作業(yè)時間。另外在高山峽谷及密集森林區(qū)域、城市高樓密布區(qū)域 ,衛(wèi)星信號被遮擋時間較長 ,使一天中可作業(yè)時間受限制。 ? 缺點： ①受衛(wèi)星狀況限制。 RTK 可進行多種測量內(nèi)、黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文 7 外業(yè)工作。 RTK 測量不要求基準站、移動站間光學通視 , 只要求滿足 “電磁波 ”通視 , 因此和傳統(tǒng)測量相比 , RTK 測量受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制小 , 在傳統(tǒng)測量看來難于開展作業(yè)的地區(qū) , 只要能滿足 RTK 的基本工作條件 , 它也能進行快速高精度定位 , 使測量工作變得更容易更輕松。只要滿足 RTK 的基本工作條件 , 在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi) ( 一般 為 4km) , RTK 的平面精度和高程精度都能達到 cm級。在一般的地形地勢下 , 高質(zhì)量的 RTK 設站一次即可測量完 4km 半徑的測區(qū) , 大大減少了傳統(tǒng)測量所需的控制點數(shù)量和測量儀器的設站次數(shù) , 移動站一人操作即可 , 勞動強度底 , 作業(yè)速度快 , 提高了工作效率。隨著動態(tài) GPS 測量技術的不斷發(fā)展、完善 ， 將更加充分的顯示出這一技術的高精度和高效益 ， 它會為公路工程建設的發(fā)展和進步發(fā)揮更大的作用 。 ? 施工測量 ： 動態(tài) GPS系統(tǒng)既有良好的硬件 ， 也有極其豐富的軟件可選擇。如果需要進行現(xiàn)場斷面測量時 ， 也可采用動態(tài) GPS 測量。由于所用數(shù)據(jù)都是測繪地形圖時采集來的 ， 因此不需要再到現(xiàn)場進行縱、橫斷面測量。由于每個點位的測量都是獨立完成的 ， 不會產(chǎn)生累積誤差 ， 各點放樣精度趨于一致。 ? 道路的中線測設 ： 設計人員在大比例尺帶狀地形圖上定線后 ， 需將公路在地面標定出來。設計黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文 6 人員在大比例尺帶狀地形圖上定線后 ， 需將公路中線在地面上標定出來 ， 并得到中樁點坐標及坐標文件。由于點與點之間不要求通視 ， 使得測量更簡便易行。這種方法在測量過程中能實時獲得定位精度。對大型建筑物 ， 如特大橋 、隧道、互通式立交等進行控制 ， 宜用靜態(tài)測 量 。在室內(nèi)即可由繪圖軟件成圖 , 由于只需要采集碎部點的坐標和輸入其屬性信息 , 而且采集速度快 , 大大降低了測圖的難度 , 既省時又省力。 RTK技術在道路測量中的應用及優(yōu)缺點 RTK 技術在道路測量中的應用 ? 繪制大比例地形圖 ： 高等級公路選線多是在大比例尺 （ 通常是 1:2020或 1:1000)帶狀地形圖上進行 ，用傳統(tǒng)方法測圖 , 先要建立控制網(wǎng) , 然后進行碎部測量 , 繪制成大比例尺地形圖 ,其工作量大速度慢 , 花費時間長。據(jù)有關專家預測，在美國 ，單單是 汽車 GPS 導航系統(tǒng) ， 2020 年后的市場將達到 30億美元，而在我國， 汽車導航 的市場也將達到 50億元人民幣。可見， GPS 定位技術已經(jīng)使測量技術經(jīng)歷了一場深刻的變革，從而 進入了一個嶄新的時代。用戶可以免費從 INTERNET 網(wǎng)上取得 IGS 發(fā)布的觀測數(shù)據(jù)和精密星歷等產(chǎn)品。自 1992 年起，國際 GPS大地測量和地球動力學服務 IGS，已在全球建立了多個數(shù)據(jù)存儲及處理中心和百余個常年觀測的臺站。該系統(tǒng)利用導航衛(wèi)星進行測時和測距，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力。美國海陸空三軍及民用部門都感到迫切需要一種新的 衛(wèi)星導航系統(tǒng) 。然而，子午儀系統(tǒng)使得研發(fā)部門對衛(wèi)星定位取得了初步的經(jīng)驗，并驗證了由衛(wèi)星系統(tǒng)進行定位的可行性，為 GPS 系統(tǒng)的研制埋下了鋪墊。 GPS 系 統(tǒng) 的前身為美軍研制的一種 子午儀 衛(wèi)星定位系統(tǒng) (Transit）， 1958 年研制， 64年正式投入使用。消費娛樂 徒步旅行者、獵人、越野滑雪者，野外工作人員和戶外活動者現(xiàn)在常應用袋式 GPS 定位器，配上電子地圖，可以在草原、大漠、鄉(xiāng)間、山野或無人區(qū)內(nèi)找到自己的目的地。 ? 其他方面 ： 衛(wèi)星導航接收機可與無線電通信機結合，這種融合產(chǎn)生的意義是非常深 遠的。在衛(wèi)星導航接收機與無線通信手段集成后，該系統(tǒng)便成為一個位置報告系統(tǒng)和緊急救援系統(tǒng)。 GPS 技術建立廣域增強系統(tǒng) (WAAS)逐步代替原先的微波著陸 /儀表著陸系統(tǒng)，美國的 WAAS 系統(tǒng)計劃在 2020 年下半年運營，地面改正數(shù)據(jù)可以通過靜地衛(wèi)星轉發(fā)給飛機。黑龍江省國土資源廳在哈爾濱市、大慶市、佳木斯市進行了試驗性工作，建立和使用GPS2020 系統(tǒng)，開展各市的礦產(chǎn)資源勘察動態(tài)管理工作，減少礦區(qū)范圍界限定位誤差，提高對地礦資源的有效管理，取得了較好的成果。這樣做不但工作量大，浪費大量的人力、物力，且測量結果精度還較低。 ? 在資源勘察方面的應用： 礦產(chǎn)資源勘查、礦區(qū)范圍的劃定、礦體規(guī)模的測定等都需要進行定點測量。 ? 在工程變形監(jiān)測中的應用： 我國正處在全面基礎建設中，尤其是西部大開發(fā)，大型、特大型工程不斷涌現(xiàn)，為了這些工程的正常、安全地運行，必須對它進行變形監(jiān)測和安全預報，工程變形監(jiān)測通常要達到毫米或亞毫米級的精度， 武漢測繪科技大學做了這方面的試驗，試驗結果證明 GPS 定位技術用于各種工程變形監(jiān)測是可行的。由于它不需要逐級布網(wǎng)加密，在測區(qū)只需少量的控制點即可。常規(guī)方法通常是先布設或加密控制點，然后依據(jù)這些點，測定地物點和地形點在圖上的位置并按照一定的規(guī)律和符號繪制成平面圖。為了在測繪領域充分利用這一新技術，國家測繪局專門頒布了《全球定位系統(tǒng)（ GPS）測量規(guī)范》。國家 A、 B 級網(wǎng)以其特有的高精度把我國傳統(tǒng)大地網(wǎng)進行了全面改善和加強，從而克服了傳統(tǒng)大地網(wǎng)的精度不均勻，系統(tǒng)誤差較大等傳統(tǒng)測量手段不可避免缺點，這一高精度三維空 間大地坐標系的建成將為我國 21 世紀前 10年的經(jīng)濟和社會持續(xù)發(fā)展提供基礎測繪保障。國家 A 級和 B級 GPS 大地控制網(wǎng)分別于 1996 年和 1997 年建成并交付使用， A級網(wǎng)， 30個點組成，其水平方黑龍江工程學院成人教育學院本科生畢業(yè)論文 3 向的重復精度達 210 － 8，垂直方向不低于 710 － 8。當用戶接受到導航電文時，提取出衛(wèi)星時間并將其與自己的時鐘做對比便可得知衛(wèi)星與用戶的距離，再利用導航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)星發(fā)射電文時所處位置，用戶在 WGS84 大地 坐標系中的位置速度等信息便可得知 。后兩幀共 15000b。導航電文每個主幀中包含 5個子幀每幀長 6s。導航電文包括衛(wèi)星星歷、工作狀況、時鐘改正、電離層時延修正、大氣