gps大地測量坐標(biāo)系統(tǒng)及高程系統(tǒng)轉(zhuǎn)換

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1、武漢大學(xué)GPS大地測量坐標(biāo)系統(tǒng)及高程系統(tǒng)轉(zhuǎn)換學(xué)院：武漢大學(xué)班級學(xué)號：200953103417學(xué)生姓名：程衛(wèi)旗指導(dǎo)教師：黃聲享-20-武漢大學(xué)摘要GPS(GlobalPositioningSystem)測量具有全天候、快速、經(jīng)濟等諸多優(yōu)點,但是長期以來,工程應(yīng)用領(lǐng)域只是利用了GPS測量中的平面位置信息,浪費掉了高程信息,也就是沒有充分利用并開發(fā)GPS資源。如果GPS水準(zhǔn)方法在一定范圍內(nèi)可替代低等級幾何水準(zhǔn)測量,不僅可以獲得可觀的經(jīng)濟效益,而且也為通過GPS測量確定大地水準(zhǔn)面的研究提供了參考。因此,GPS測定正

2、常高的研究具有一定的科學(xué)價值及現(xiàn)實意義。GPS觀測數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，可以得到兩點間基線向量及高精度大地高差，若已知一點大地高，便可求得全網(wǎng)任一點的大地高。大地高是以橢球面為基準(zhǔn)的高程系統(tǒng)，而我國采用的是以似大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)的正常高系統(tǒng)，因此，需將大地高轉(zhuǎn)換為正常高。關(guān)鍵詞：GPS,高程系統(tǒng)轉(zhuǎn)換-20-武漢大學(xué)目錄1緒論-3-1.1引言-3-1.2GPS全球定位系統(tǒng)簡介-3-1.3GPS系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀-4-1.4我國高程系統(tǒng)現(xiàn)狀-5-1.5GPS高程轉(zhuǎn)換概況-5-1.6本論文所研究的內(nèi)容-6-2高程基準(zhǔn)起算面及其相

3、互關(guān)系-6-2.1平均海平面與高程基準(zhǔn)面-6-2.2大地水準(zhǔn)面與似大地水準(zhǔn)面-8-2.3參考橢球面與大地水準(zhǔn)面的關(guān)系-10-3GPS大地測量坐標(biāo)系統(tǒng)及高程系統(tǒng)-11-3.1坐標(biāo)系統(tǒng)分類-11-3.1.1空間直角坐標(biāo)系-12-3.1.2平面直角坐標(biāo)系-13-3.1.3大地坐標(biāo)系-13-3.2GPS測量中常用的坐標(biāo)系統(tǒng)-13-3.2.1WGS-84坐標(biāo)系-13-3.2.21954年北京坐標(biāo)系-13-3.3坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系-14-3.3.1空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為空間大地坐標(biāo)-14-3.3.2大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為高斯平面直角

4、坐標(biāo)-15-3.4高程系統(tǒng)與高程基準(zhǔn)-17-3.4.1大地高系統(tǒng)-17-3.4.2正高系統(tǒng)-17-3.4.3正常高系統(tǒng)-17-3.4.4三種高程系統(tǒng)間的關(guān)系：-18-結(jié)論-19-參考文獻-20--20-武漢大學(xué)1緒論1.1引言大地水準(zhǔn)面是與平均海平面最接近的一個重力等位面，大地水準(zhǔn)面表征了地球的基本幾何和物理特性，不論從大地測量發(fā)展需要還是從其對地學(xué)相關(guān)研究和服務(wù)經(jīng)濟建設(shè)的重要作用來看，不斷精化全球和區(qū)域大地水準(zhǔn)面是大地測量學(xué)的最重要的任務(wù)之一。大地水準(zhǔn)面或似大地水準(zhǔn)面是一個國家高程系統(tǒng)的起算基準(zhǔn)面，其格網(wǎng)

5、數(shù)值模型可以看作一種測定正常高的參考框架。水準(zhǔn)測量的參考基準(zhǔn)只是大地水準(zhǔn)面上一個特定的點，即在一個選定的驗潮站上確定的平均海面上的一點，且假定此平均海面就是大地水準(zhǔn)面，其他所有地面點的正常高都要從這一點出發(fā)，通過水準(zhǔn)測量路線的高程傳遞來測定，由精密水準(zhǔn)測量建立的國家高程控制網(wǎng)，是水準(zhǔn)測量測定高程的由精密GPS大地高測量可以確定所測點的正常高由下式計算或N和ζ分別為大地水準(zhǔn)面差距和高程異常，N和ζ由大地水準(zhǔn)面模型提供，因此可以認(rèn)為所用模型起到了由GPS測定正常高的參考框架作用。從這個意義上說，建立和精化大地水

6、準(zhǔn)面模型，就是現(xiàn)今GPS定位時代建立和維護國家高程參考框架，和建立國家高精度GPS定位網(wǎng)或傳統(tǒng)的國家高程控制網(wǎng)具有同樣重要的意義，也是一個國家發(fā)展測繪事業(yè)的一項大地測量基礎(chǔ)建設(shè)。1.2GPS全球定位系統(tǒng)簡介GPS全球定位系統(tǒng)的英文全稱是“NavigationbySateliteTimingandRangingGlobalPositioningSystem”。該系統(tǒng)于1973年12月由美國國防部批準(zhǔn)他的海陸空三軍聯(lián)合研制，最初作為軍事用途。該系統(tǒng)具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡單、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點，可

7、向各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度、時間信息。自1974年起，經(jīng)歷了方案論證、系統(tǒng)研制、生產(chǎn)作業(yè)三個階段。GPS分為三大部分：空間部分（GPS衛(wèi)星星座）、地面控制部分（主控站、監(jiān)測站和注入站）、用戶設(shè)備部分（GPS接收機）。GPS系統(tǒng)地空間部分由24顆衛(wèi)星組成（其中3顆為備用），其基本參數(shù)是：衛(wèi)星顆數(shù)為21+3，衛(wèi)星軌道面?zhèn)€數(shù)為6，衛(wèi)星高度為20200km,軌道傾角為55度，衛(wèi)星運行周期為11小時58分（恒星時12小時），載波頻率為1575.42MHz-20-武漢大學(xué)和1277.60MHz。衛(wèi)星通過天頂時，

8、衛(wèi)星可見時間為5小時，在地球表面上任何時刻，在高度角15度以上，平均可同時觀測到6顆衛(wèi)星，最多可達9顆衛(wèi)星。在用GPS信號衛(wèi)星導(dǎo)航時，為解算測站上的三維坐標(biāo)，必須觀測4顆以上的GPS衛(wèi)星，簡稱定位衛(wèi)星。這些衛(wèi)星在觀測過程中的位置幾何分布對定位精度有一定的影響。導(dǎo)航定位時,把GPS衛(wèi)星作為動態(tài)已知點，來解求待定點的狀態(tài)參數(shù)。衛(wèi)星的位置是由衛(wèi)星發(fā)射的星歷——描述衛(wèi)星運動及其軌道的參數(shù)算得的。GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷，是