专利名称：Gps测量二维基线向量网的平差处理方法
技术领域：
本发明涉及一种工程GPS测量技术，尤其是涉及一种GPS测量二维基线向量网的 平差处理方法。
背景技术：
目前GPS工程测量控制网的数据处理中，有两种方法一种方法是三维基线向量网平差处理方法在WGS-84空间坐标系下进行三维向 量网的平差，然后将三维地心坐标成果转换到高斯平面得到有实用价值的独立工程坐标系 下的二维坐标成果。具体处理过程如下(1)从已知WGS-84的三维坐标起算点出发，按下列公式用已解算好的WGS-84坐标 系的GPS三维基线向量计算未知点的WGS-84坐标系近似坐标(Xj0，Yj0, Zj0)X0 =X0+AX,J‘JY0 = Y0 + ΔΚj‘JZ0 =Z0 +AZljJ‘J式中i，j为控制点编号Xi0, Yi0, Zi0为已知WGS-84坐标或用此方法推算出的WGS-84近似坐标X/1，Y/1，Z/1 为未知坐标AXij, AYij, AZij为解算好的GPS三维基线向量(坐标增量)(2)以所有未知控制点的三维坐标为未知参数，以所有三维基线向量为观测值，用 三维基线向量的协方差阵定权，进行三维基线向量网的平差处理，得到所有控制点的三维 坐标(XiJiJi)；(3)以标准椭球为参考，按下列公式计算工程椭球参数之长半轴a H +〔α = α0 χ (1 + ~ΛΓ _flO7V_ Π2 ■ 2 V1 - eo sm Bmr Y(Hi-H)ζ = ^v ‘_'―η式中a0为标准参考椭球(如WGS-84、BJ1954等)的长半轴e0为标准参考椭球的第一偏心率to为测区的平均纬度；Hm为测区的平均高程(正常高)hi为i点的大地高
Hi为i点的高程(正常高)η-计算高程异常的测点数ζ为工程测区的平均高程异常(4)用工程椭球高斯投影的方法将三维坐标(XpYiJi)转换为工程椭球面大地坐 标(BpLyHi),再用工程椭球的参数将大地坐标(ByLpHi)转换得到高斯平面二维坐标(Xi、 Yi) °另一种方法是二维基线向量网平差处理方法，是直接在平面坐标系下进行二维平 面GPS向量网的平差处理，得到工程独立坐标系成果。方法是将属于WGS-84坐标系中的 GPS基线向量观测值，通过坐标换算将其转换到我国采用的1980年西安坐标系或1%4年北 京坐标系等参心空间直角坐标系中或大地坐标系中，然后在地面网所属的这些参心坐标系 中建立GPS基线向量观测值平差的数学模型，最后通过平差得到控制测量成果。建模时，通 过对WGS-84空间坐标系的基线向量观测值施以平移、旋转和尺度参数进行转换，在地面网 所属平面坐标系中建立平差方程，最终平差解算得出坐标成果。具体处理过程如下(1)从已知WGS-84的三维坐标起算点出发，用已解算好的WGS-84坐标系的GPS三 维基线向量计算未知点的WGS-84坐标系近似坐标(Χ/,Υ/1』/1)；(2)逐一将每条GPS三维基线向量(A)Cij, AYij, AZij)转换为标准椭球对应的高 斯平面的二维向量(AXij，Ayij)对于i、j两点间的三维基线向量，其坐标增量为(A)Cij, AYij, Δ&ρ，以i点的已 知WGS-84三维地心坐标(HZi)或推算出的近似WGS-84三维地心坐标汰°，Yic^ ZicO为 起算，用坐标增量(A)Cij, AYij, AZlj)计算j点的近似坐标(X/，Y/，Z/1)；用标准椭球(如 WGS-84、BJ1卯4等)参数，分别将i、j两点的三维坐标转换为标准椭球面的大地坐标(ΒΛ Li0, Hi0)和(Β/1，Lj0, Hj0)，并转换为对应的高斯平面坐标(Xi°，y,0)、(χ；, y；)；取坐标差求得 平面二维基线向量(AXij，Ayij)Δ Xij = Xj-XiΔ Yij = Yj-Yi(3)逐一将每条GPS三维基线向量的协方差转换为平面二维基线向量的协方差；(4)以所有未知控制点的二维平面坐标、以及二维基线向量的旋转、尺度参数 (da、k)为未知参数，以转换的二维基线向量为观测值、用转换的二维基线向量的协方差定 权，进行二维基线向量网的平差处理，得到所有控制点的平面二维坐标(Xpyi)。依靠第二种方法得到的控制网二维平面坐标结果，与通过三维基线向量网平差处 理方法得到的结果比较，经验证，有明显差异，正确的结果为三维基线向量网平差处理方法 得出的结果。因此，现有的二维基线向量网平差处理方法限制了 GPS 二维平差的广泛应用。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种GPS测量二维基线向量网的平 差处理方法，使得二维平差结果与三维平差后通过坐标转换得到的二维坐标结果是一致 的。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种GPS测量二维基线向量网的平 差处理方法，包括以下步骤
(1)以标准椭球为参考，计算工程椭球参数之长半轴a (2)从已知WGS-84坐标的起算点出发，使用解算出的三维基线向量(A)Cij, AYij, AZij),逐一连续推算出控制网中其他所有未知坐标点的WGS-84近似地心坐标(X°，Y°，Z°)；(3)逐一将每条GPS三维向量(A)Cij, AYij, Δ Zij)转换为平面二维向量(AXiJ， Δ Yij)对于i、j两点间的三维基线向量，其坐标增量为(A)Cij, AYij, Δ&ρ，以i点的已 知WGS-84三维地心坐标(HZi)或推算出的近似WGS-84三维地心坐标汰°，Yic^ ZicO为 起算，用坐标增量(A)Cij, AYij, AZlj)计算j点的坐标(X/1，Yj0, Zj0)；用工程椭球参数，分 别将i、j两点的三维坐标转换为工程椭球面的大地坐标ΦΛ Li0, Hi0)和(B/1，Lj0, Hj0)，以 及工程椭球对应的高斯平面坐标(χΛ Yi0) > (χ；, y；)；并取坐标差求得平面二维基线向量 (Axij, Ayij)；(4)逐一计算每条GPS三维基线向量转换为平面二维基线向量的协方差；(5)以所有未知控制点的二维平面坐标为未知数，以转换后的工程椭球高斯平面 上的GPS 二维基线向量为观测值，用转换后的二维协方差定权，进行工程椭球对应的高斯 平面上的二维基线向量网的平差处理，得到所有控制点的平面二维坐标(Xi、yi)。与现有技术相比，本发明的积极效果是通过对GPS数据处理模型进行分析，将 GPS三维基线向量转换到工程独立坐标系所属的二维平面上的二维基线向量，进行平差处 理，使得二维平差结果与三维平差后通过坐标转换得到的二维坐标结果一致，消除了两种 方法处理结果的差异，为GPS 二维平差的广泛应用奠定了基础。
具体实施例方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥 的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图
)中公开的任一特征，除非特别叙 述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只 是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。一种GPS测量二维基线向量网的平差处理方法，具体步骤如下(1)以标准椭球为参考，计算工程椭球参数之长半轴a (2)从已知WGS-84坐标的起算点出发，使用解算出的三维基线向量(A)Cij, AYij, AZij),逐一连续推算出控制网中其他所有未知坐标点的WGS-84近似地心坐标(X°，Y°，Z°)；(3)逐一将每条GPS三维向量(A)Cij, AYij, Δ Zij)转换为平面二维向量(Axij, Δ Yij)对于i、j两点间的三维基线向量，其坐标增量为(A)Cij, AYij, Δ&ρ，以i点的已 知WGS-84三维地心坐标(HZi)或推算出的近似WGS-84三维地心坐标汰°，Yic^ ZicO为 起算，用坐标增量(A)Cij, AYij, AZlj)计算j点的坐标(X/1，Yj0, Zj0)；用工程椭球参数，分 别将i、j两点的三维坐标转换为工程椭球面的大地坐标ΦΛ Li0, Hi0)和(B/1，Lj0, Hj0)，以 及工程椭球对应的高斯平面坐标(χΛ Yi0) > (χ；, y；)；并取坐标差求得平面二维基线向量 (Axij, Ayij)Δ Xij = Xj-Xi
Δ Yij = Yj-Yi(4)逐一计算每条GPS三维基线向量转换为平面二维基线向量的协方差；(5)以所有未知控制点的二维平面坐标为未知数，以转换后的工程椭球高斯平面 上的GPS 二维基线向量为观测值，用转换后的二维协方差定权，进行工程椭球对应的高斯 平面上的二维基线向量网的平差处理，得到所有控制点的平面二维坐标(Xi、yi)。本发明并不局限于前述的具体实施方式
。本发明扩展到任何在本说明书中披露的 新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
权利要求
1. 一种GPS测量二维基线向量网的平差处理方法，其特征在于包括以下步骤(1)以标准椭球为参考，计算工程椭球参数之长半轴a:(2)从已知WGS-84坐标的起算点出发，使用解算出的三维基线向量(A)Cij,AYij, AZij),逐一连续推算出控制网中其他所有未知坐标点的WGS-84近似地心坐标(X°，Y°，Z°)；(3)逐一将每条GPS三维向量(A)Cij,AYij, Δ Zij)转换为平面二维向量(Axij, Ayij) 对于i、j两点间的三维基线向量，其坐标增量为(Δ)^.，AYij, Δ&」)，以i点的已知WGS-84三维地心坐标(HZi)或推算出的近似WGS-84三维地心坐标汰°，Yi^ ZicO为起 算，用坐标增量(A)Cij, AYij, AZlj)计算j点的坐标(X/1，Yj0, Zj0)；用工程椭球参数，分别 将i、j两点的三维坐标转换为工程椭球面的大地坐标仇°山°，印°)和(BjUj^H/1)，以及工 程椭球对应的高斯平面坐标(χΛΥ，、^/1^/1)；并取坐标差求得平面二维基线向量(Axi, J^yij)；(4)逐一计算每条GPS三维基线向量转换为平面二维基线向量的协方差；(5)以所有未知控制点的二维平面坐标为未知数，以转换后的工程椭球高斯平面上的 GPS 二维基线向量为观测值，用转换后的二维协方差定权，进行工程椭球对应的高斯平面上 的二维基线向量网的平差处理，得到所有控制点的平面二维坐标(Xi、yi)。
全文摘要
本发明公开了一种GPS测量二维基线向量网的平差处理方法将三维GPS基线向量连同其协方差转换为工程独立坐标系平面上的二维基线向量及其协方差；在平面基线向量网平差时，对二维平面基线向量施以平移、旋转参数，一并平差，得出平差结果。本发明的积极效果是通过对GPS数据处理模型进行分析，将GPS三维基线向量转换到工程独立坐标系所属的二维平面上的二维基线向量，进行平差处理，使得二维平差结果与三维平差后通过坐标转换得到的二维坐标结果一致，消除了两种方法处理结果的差异，为GPS二维平差的广泛应用奠定了基础。
文档编号G01S19/01GK102043156SQ20091016788
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月13日 优先权日2009年10月13日
发明者卿三惠, 周适, 李学仕 申请人:中铁二局股份有限公司