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    浅谈Trimble RTK GPS中的点校正

    2014-04-01 18:04:14 来源:  作者:
    聊聊

     GPSGlobal Positioning System)即全球定位系统,是由美国建立的一个卫星导航定位系统,利用该系统,用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速;另外,利用该系统,用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。

    测量的基本任务就是确定物体在空间中的位置。而对空间位置的描述则是建立在某一个特定的空间框架上的。所谓空间框架就是我们常说的坐标系统。一个完整的坐标系统是由坐标系和基准两方面要素所构成的。坐标系指的是描述空间位置的表达形式,而基准指的是指为确定点在空间中的位置而采用的地球椭球或参考椭球的几何参数和物理参数,及其在空间的定位、定向方式,以及在描述空间位置时所采用的单位长度的定义。

    GPS测量中,经常要进行坐标系变换与基准变换。所谓坐标系变换就是在不同的坐标表示形式间进行变换,基准变换是指在不同的参考基准间进行变换。

    不同坐标系统的转换本质上是不同基准间的转换,不同基准间的转换方法有很多,其中,最为常用的有三参数转换法、七参数转换法。三参数指三个平移参数,七参数指三个平移参数、三个旋转参数和一个尺度参数。

    二、GPS测量中常用的坐标系统

    1WGS-84坐标系统

    WGS-84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统,GPS所发布的星历参数就是基于此坐标系统的。WGS-84坐标系统的全称是World Geodical System-84(世界大地坐标系-84),它是一个地心地固坐标系统。

    WGS-84坐标系的坐标原点位于地球的质心,Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极方向,X轴指向BIH1984.0的启始子午面和赤道的交点,Y轴与X轴和Z轴构成右手系。

    WGS-84系所采用椭球参数为:

    21954年北京坐标系

    1954年北京坐标系是我国目前广泛采用的大地测量坐标系。该坐标系源自于原苏联采用过的1942年普尔科夫坐标系。建国前,我国没有统一的大地坐标系统,建国初期,在苏联专家的建议下,我国根据当时的具体情况,建立起了全国统一的1954年北京坐标系。该坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球,该椭球的参数为:

    遗憾的是,该椭球并未依据当时我国的天文观测资料进行重新定位,而是由前苏联西伯利亚地区的一等锁,经我国的东北地区传算过来的,该坐标系的高程异常是以前苏联1955年大地水准面重新平差的结果为起算值,按我国天文水准路线推算出来的,而高程又是以1956年青岛验潮站的黄海平均海水面为基准。

    1954年北京坐标系建立后,全国天文大地网尚未布测完毕,因此,在全国分期布设该网的同时,相应地进行了分区的天文大地网局部平差,以满足经济和国防建设的需要。由于当时条件的限制,1954年北京坐标系存在着很多缺点。

    31980年西安大地坐标系

    1978年,我国决定重新对全国天文大地网施行整体平差,并且建立新的国家大地坐标系统,整体平差在新的大地坐标系统中进行,这个坐标系统就是1980年西安大地坐标系统。1980年西安大地坐标系统所采用的地球椭球参数的四个几何和物理参数采用了IAG 1975年的推荐值,它们是

    根据上面所给的参数,可算出1980年西安大地坐标系所采用的参考椭球的扁率为:

    椭球的短轴平行于地球的自转轴(由地球质心指向1968.0 JYD地极原点方向),起始子午面平行于格林尼治平均天文子午面,椭球面同似大地水准面在我国境内符合最好,高程系统以1956年黄海平均海水面为高程起算基准。

    4.地方独立坐标系统

           对实际的测量工作中,每个城市每个地区都有自己的城市坐标系统,甚至每个测绘系统都有自己的独立的坐标系统。如城建部门有城建坐标系统等。

    三、Trimble RTK GPS全站仪的点校正

    GPS进行RTK测量,GPS接收机获取的坐标是WGS84坐标,而WGS84坐标对我们实际测量并没有太大的作用,我们需要的是北京54坐标、西安80坐标或者是地方独立坐标系中的坐标。因此,我们需要把GPS接收机获取的WGS84坐标转换为我们需要的坐标系中的坐标,这就是点校正的工作。

     

     

     

     

     

     

     

     

    点校正是为了把WGS84坐标转换为当地的地方坐标而进行的转换参数的求解。根据定义的要求,可以计算横轴墨卡托投影和三参数转换参数,或计算水平或垂直平差。为了精确的进行点校正操作,我们通常需要三到四个三维控制点,且这些控制点的分布应位于测区的四周及测区的中央,即要求控制点的分布要在测区范围内要均匀分布。值得我们注意的是我们在进行放样测量前一定要完成点校正的操作,如果在放样的过程中我们又重新做了点校正的操作,这会导致我们在重做点校正前后的新旧坐标的差异。

    这里着重介绍如何在Trimble Survey Controller软件中进行点校正的操作过程。依据我们已有控制点的坐标情况,进行点校正可以分为两种方法。第一种方法是室内法,也就是我们对要参与点校正的控制点即知道它在地方独立坐标系中的坐标又知道它在WGS84坐标系中的坐标,这时点校正工作可以在室内完成;第二种方法是野外法,也就是我们对要参与点校正的控制点只知道它在地方独立坐标系中的坐标而不知道它在WGS84坐标系中的坐标,这是点校正的工作需在野外完成。

    不论是室内法还是野外法,在进行点校正前都应该新建一个项目,在该项目中保存点校正的结果。依据我们对地方独立坐标系的坐标系的转换参数知道多少的情况,在新建项目时对新建项目的坐标系进行部分的定义,通常情况下地方独立坐标系所使用的参考椭球都是克拉索夫斯基椭球,即其长半轴a6378245m,扁率f298.3,假如知道坐标系的投影参数,那么在新建任务时可以定义它的转换参数,而基准转换则选择无转换。如果我们对坐标转换的参数一无所知,则在新建任务时坐标系统的定义选择为无投影/无基准。

    方法一:室内法

    在一个测区内,如果我们已知控制点的地方坐标(x,y,z)和控制点的WGS84坐标(B,L,H),那么点校正的工作可以在室内完成,因此称为室内法。

    本文转自:pan.baidu.com/s/1nthq0Ud

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