gps測(cè)量中坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換

《gps測(cè)量中坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、GPS測(cè)量中的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換第一章緒論1.1概述坐標(biāo)轉(zhuǎn)化并不是一個(gè)新的課題,隨著測(cè)繪事業(yè)的發(fā)展,全球一體化的形成,越來越要求全球測(cè)繪資料的統(tǒng)一。尤其是在坐標(biāo)系統(tǒng)的統(tǒng)一方面.原始的大地測(cè)量工作主要是依靠光學(xué)儀器進(jìn)行,這樣不免受到近地面大氣的影響,同時(shí)受地球曲率的影響很大,在通視條件上受到很大的限制,從而對(duì)全球測(cè)繪資料的一體化產(chǎn)生巨大的約束性。另外由于每一個(gè)國家的大地坐標(biāo)系的建立和發(fā)展具有一定的歷史特性,僅常用的大地坐標(biāo)系就有150余個(gè)。在同一個(gè)國家,在不同的歷史時(shí)期由于習(xí)慣的改變或經(jīng)濟(jì)的發(fā)展變化也會(huì)采用不同的坐標(biāo)系統(tǒng)。例如:在我國建國之后,為了盡快搞好基

2、礎(chǔ)建設(shè),我國采用了應(yīng)用克氏橢球與我國實(shí)際相結(jié)合的北京54坐標(biāo)系;隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展北京54坐標(biāo)系的缺陷也隨之被表露的越來越明顯,特別是對(duì)我國經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的東南沿海地區(qū)的影響表現(xiàn)得更為明顯,進(jìn)而我國開始研究并使用國家80坐標(biāo)系。在實(shí)際生活中,在一些地區(qū)由于國家建設(shè)的急需,來不及布設(shè)國家統(tǒng)一的大地控制網(wǎng),而建立局部的獨(dú)立坐標(biāo)系。而后,再將其轉(zhuǎn)換到國家統(tǒng)一的大地控制網(wǎng)中,這些坐標(biāo)系的變換都離不開坐標(biāo)值的轉(zhuǎn)化.在國際上,隨著1964年美國海軍武器實(shí)驗(yàn)室對(duì)第一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)─-16-NNSS的研制成功,為測(cè)繪資料的全球一體化提供了可能。到1972年,經(jīng)過美國國防部

3、的批準(zhǔn),開始了第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的開發(fā)研究工作,即為現(xiàn)在所說的GPS。此套衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)滿足了全球范圍、全天候、連續(xù)實(shí)時(shí)以及三維導(dǎo)航和定位的要求.正是由于GPS衛(wèi)星的這些特性,這種技術(shù)就很快被廣大測(cè)繪工作者接受。是由于坐標(biāo)系統(tǒng)的不同,對(duì)GPS技術(shù)的推廣使用造成了一定的障礙。這樣坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的問題再一次被提到了重要的位置。為了描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng),處理觀測(cè)數(shù)據(jù)和表示測(cè)站位置,需要建立與之相應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)。在GPS測(cè)量中,通常采用兩種坐標(biāo)系統(tǒng),即協(xié)議天球坐標(biāo)系和協(xié)議地球坐標(biāo)系。其中協(xié)議地球坐標(biāo)系采用的是1984年世界大地坐標(biāo)系(WordGeodeticSystem19

4、84─WGS-84)其主要參數(shù)為:長半軸a=6378137;扁率f=1:298.257223563.而我國采用的坐標(biāo)系并不是WGS-84坐標(biāo)系而是BJ-54坐標(biāo)系,這個(gè)坐標(biāo)系是與前蘇聯(lián)的1942年普耳科沃坐標(biāo)系有關(guān)的,其主要參數(shù)為:長半軸a=6378245;扁率f=1:298.3.這就使得同一點(diǎn)在不同的坐標(biāo)系下有不同的坐標(biāo)值,這樣使測(cè)繪資料的使用范圍受到很大的限制,并且對(duì)GPS系統(tǒng)在我國的廣泛使用造成了一定的約束性,對(duì)我國的測(cè)繪事業(yè)的發(fā)展不利。為了解決這個(gè)問題,我國的測(cè)繪工作者做了大量的工作,并且已經(jīng)有許多使用的商品化軟件投入市場(chǎng),其中以七參數(shù)法用

5、的最為普遍。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)也正是在這個(gè)理論基礎(chǔ)之上進(jìn)行的,但是由于此方法中參數(shù)較多,對(duì)于一部分GPS用戶來說不容易使用足夠的已知點(diǎn)坐標(biāo)求解。并且現(xiàn)在國內(nèi)所使用的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換程序大多使用國外軟件,除了成本較高以外,也不利于推廣使用,同時(shí)大多軟件中沒有對(duì)參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)的過程,為了能夠較好的解決這個(gè)問題,為了使我國的GPS用戶沒有后顧之憂,提出了這個(gè)課題。1.2本課題的研究任務(wù)研究本課題的任務(wù)是基于七參數(shù)法原理，利用相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識(shí)（主要使用到了最小二乘法）求解出由WGS-84向BJ-54坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化的七參數(shù)值，再計(jì)算相應(yīng)的BJ-65坐標(biāo)系的坐標(biāo)，最后通過高斯正算公

6、式完成高斯投影坐標(biāo)的計(jì)算。-16-通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)基本完成了七參數(shù)的求解工作，所得出的結(jié)果可用于不同區(qū)域內(nèi)，精度要求不太苛刻的、不同空間直角坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)值的轉(zhuǎn)化，可以減少已知點(diǎn)的數(shù)目，降低使用條件和計(jì)算成本，以便于在國內(nèi)推廣應(yīng)用。第二章GPS概述2．1全球定位系統(tǒng)簡(jiǎn)介GPS系統(tǒng)，即全球定位系統(tǒng)，是由美國陸?？杖娐?lián)合研制的一種新的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)包括：1.GPS衛(wèi)星星座。由分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)的24顆GPS衛(wèi)星組成。2.地面監(jiān)控系統(tǒng)。包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)控站及其它的通信系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)，其主要功能是收集數(shù)據(jù)，編算導(dǎo)航電文，向用

7、戶發(fā)送廣播星歷及精密星歷。3.GPS信號(hào)接收機(jī)。它是用來接收、跟蹤、變換和測(cè)量來自GPS衛(wèi)星的信號(hào)，提供用戶狀態(tài)參數(shù)的一種電子設(shè)備。2．2GPS衛(wèi)星測(cè)量原理定位應(yīng)用基本原理：GPS接收機(jī)產(chǎn)生與衛(wèi)星發(fā)射相同的偽隨機(jī)碼，由機(jī)內(nèi)延遲鎖相環(huán)使復(fù)制碼與衛(wèi)星輸入碼對(duì)準(zhǔn)，求出信號(hào)傳播時(shí)間，推算出衛(wèi)星至接收機(jī)的距離。通過接收來自4顆或4顆以上衛(wèi)星的信號(hào)，使用空間后方交會(huì)原理，求出接收機(jī)安置點(diǎn)的三維坐標(biāo)和參數(shù)，達(dá)到定位的目的。測(cè)量應(yīng)用是使用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的接收機(jī)在待測(cè)點(diǎn)上同步觀測(cè)衛(wèi)星。通過測(cè)定載波相位差，依據(jù)相位的線性組合（單差，雙差，三差）和求出的整周模糊度，來測(cè)

8、定兩點(diǎn)或多點(diǎn)空間坐標(biāo)的三維坐標(biāo)增量。其精度可達(dá)1─2PPM（相對(duì)定位精度）。2．3GPS在工程上的應(yīng)用-16-GPS是多功