GPS工程控制網(wǎng)的平差與轉(zhuǎn)換ppt課件

1、5.8 GPS5.8 GPS工程控制網(wǎng)的平差與轉(zhuǎn)換工程控制網(wǎng)的平差與轉(zhuǎn)換5.8.1 GPS網(wǎng)平差轉(zhuǎn)換的要點網(wǎng)平差轉(zhuǎn)換的要點1、GPS網(wǎng)與原有地面網(wǎng)之間的坐標轉(zhuǎn)換模型網(wǎng)與原有地面網(wǎng)之間的坐標轉(zhuǎn)換模型 三維坐標轉(zhuǎn)換用三維坐標轉(zhuǎn)換用7參數(shù)模型。三維坐標差轉(zhuǎn)換參數(shù)模型。三維坐標差轉(zhuǎn)換則用不包含平移參數(shù)的則用不包含平移參數(shù)的4參數(shù)模型。用作參數(shù)模型。用作GPS網(wǎng)平網(wǎng)平差的基線向量觀測值是三維坐標差，用常規(guī)技術(shù)建差的基線向量觀測值是三維坐標差，用常規(guī)技術(shù)建立的地面網(wǎng)只有二維的平面坐標，因此平差模型采立的地面網(wǎng)只有二維的平面坐標，因此平差模型采用僅有兩個參數(shù)的范士簡化模型。一是尺度參數(shù)，用僅有兩個參數(shù)的范士

2、簡化模型。一是尺度參數(shù)，另一是方位旋轉(zhuǎn)參數(shù)繞位置基準點上橢球面法線另一是方位旋轉(zhuǎn)參數(shù)繞位置基準點上橢球面法線的旋轉(zhuǎn)角）的旋轉(zhuǎn)角）,可在平差時同時求定?？稍谄讲顣r同時求定。 但若原有地面網(wǎng)是用但若原有地面網(wǎng)是用GPS技術(shù)建立的，具有三技術(shù)建立的，具有三維空間坐標，則可同時求解尺度和三個旋轉(zhuǎn)參數(shù)。維空間坐標，則可同時求解尺度和三個旋轉(zhuǎn)參數(shù)。 5.8.1 GPS網(wǎng)平差轉(zhuǎn)換的要點網(wǎng)平差轉(zhuǎn)換的要點2、按附合網(wǎng)、獨立網(wǎng)或是按最優(yōu)擬合進行平差定位、按附合網(wǎng)、獨立網(wǎng)或是按最優(yōu)擬合進行平差定位 取決于地面網(wǎng)的實際精度及網(wǎng)的用途：取決于地面網(wǎng)的實際精度及網(wǎng)的用途： (1)、若已有地面網(wǎng)是、若已有地面網(wǎng)是GPS網(wǎng)，

3、再用網(wǎng)，再用GPS布設(shè)加密網(wǎng)，布設(shè)加密網(wǎng)，自應(yīng)按附合網(wǎng)平差；自應(yīng)按附合網(wǎng)平差； (2)、若地面網(wǎng)雖是用常規(guī)技術(shù)布設(shè)，但實際工作己、若地面網(wǎng)雖是用常規(guī)技術(shù)布設(shè)，但實際工作己滿足于這樣的精度，為便于已有成果成圖資料的繼續(xù)滿足于這樣的精度，為便于已有成果成圖資料的繼續(xù)利用，亦可按附合網(wǎng)平差；利用，亦可按附合網(wǎng)平差； (3)、為充分發(fā)揮、為充分發(fā)揮GPS高精度技術(shù)優(yōu)勢，提高網(wǎng)的精度，高精度技術(shù)優(yōu)勢，提高網(wǎng)的精度，可固定地面網(wǎng)一起始點坐標及一起始方位角按獨立網(wǎng)可固定地面網(wǎng)一起始點坐標及一起始方位角按獨立網(wǎng)平差，此時新舊網(wǎng)點的坐標會有些差異；平差，此時新舊網(wǎng)點的坐標會有些差異； (4)、為使、為使GPS網(wǎng)

4、與地面網(wǎng)吻合得更好并仍保持網(wǎng)與地面網(wǎng)吻合得更好并仍保持GPS GPS網(wǎng)的高精度，可在按獨立網(wǎng)平差后，再利用兩網(wǎng)網(wǎng)的高精度，可在按獨立網(wǎng)平差后，再利用兩網(wǎng)之間多個重合點的坐標較差作最小二乘擬合。之間多個重合點的坐標較差作最小二乘擬合。5.8.1 GPS網(wǎng)平差轉(zhuǎn)換的要點網(wǎng)平差轉(zhuǎn)換的要點3、從投影變換方面保持高斯平面上邊長尺度的、從投影變換方面保持高斯平面上邊長尺度的一致性一致性為此就要：為此就要：(1)、最好采用與地面網(wǎng)邊長歸算的高程基準面、最好采用與地面網(wǎng)邊長歸算的高程基準面(常稱為投影面常稱為投影面)盡可能吻合的橢球面；盡可能吻合的橢球面；(2)、必須采用與地面網(wǎng)中央子午線在位置或經(jīng)、必須采用

5、與地面網(wǎng)中央子午線在位置或經(jīng)度上完全相同的中央子午線。度上完全相同的中央子午線。LxAVZZYYXXZYXZYXVVVijijijijijijiiijjjZYXijijij0000100000100000100TTGxG基線向量的誤差方程全網(wǎng)基線的誤差方程基準方程1、模型之一：先作獨立網(wǎng)平差，再轉(zhuǎn)換到地面坐標系、模型之一：先作獨立網(wǎng)平差，再轉(zhuǎn)換到地面坐標系(1)、 先在先在2000CGCS或或WGS84系統(tǒng)中作三維平差系統(tǒng)中作三維平差PlAGGPAAxTTT1)(1120)()(TTTTTXYZGGPAAPAAGGPAAD平差后全部網(wǎng)點三維坐標的協(xié)方差陣：其中，單位權(quán)中誤差的驗后估值為：) 3

6、) 1( ,0nmrrPVVTm為全網(wǎng)互獨立基線向量的總數(shù) ，n 為GPS點數(shù)。網(wǎng)點三維坐標的最小二乘解 1111)(AJDAJRDRDXYZTTXYZBLHiiiiiiiiiiiiiiiiBLBLBLLBLBBHNHMRsinsincoscoscos0cossincossinsinsin1000)(100011轉(zhuǎn)換成大地坐標的精度：其中網(wǎng)點 i 所對應(yīng)的對角子塊為：(2)、將三維空間坐標轉(zhuǎn)換成高斯平面坐標及、將三維空間坐標轉(zhuǎn)換成高斯平面坐標及 其精度轉(zhuǎn)換其精度轉(zhuǎn)換5.8.2 GPS5.8.2 GPS網(wǎng)平差轉(zhuǎn)換的幾種模型網(wǎng)平差轉(zhuǎn)換的幾種模型jjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjdldBBl

7、BNlBMlBBNBlMdldBfdydx)sin21 (21 (cossincossin)sin21 (21 ( 2222轉(zhuǎn)換成高斯坐標的精度：TBLxyffDD由協(xié)方差傳播律，得出：5.8.2 GPS5.8.2 GPS網(wǎng)平差轉(zhuǎn)換的幾種模型網(wǎng)平差轉(zhuǎn)換的幾種模型(3)、將、將GPS網(wǎng)的高斯坐標轉(zhuǎn)換到已有的坐標系網(wǎng)的高斯坐標轉(zhuǎn)換到已有的坐標系將GPS網(wǎng)的高斯坐標平移、旋轉(zhuǎn)到原有地面坐標系：)cos()sin()sin()cos(01)(0101)(0101)(0101)(01TTTTTTTTDDTTTTjTxyxy轉(zhuǎn)換后的協(xié)方差陣為：x01010010100/01010010100/cossin

8、sincosTTyyTTxxyyTTyyTTxxxxoldjoldjoldjoldjoldjoldj5.8.2 GPS5.8.2 GPS網(wǎng)平差轉(zhuǎn)換的幾種模型網(wǎng)平差轉(zhuǎn)換的幾種模型 為使GPS坐標與地面坐標盡可能接近，可以利用重合點解算兩者間的旋轉(zhuǎn)和尺度參數(shù)。誤差方程為： LCVyyxxKTyyxxxxyyvvioldiioldioldioldioldioldiyxii/0/0/0/0/5.8.2 GPS5.8.2 GPS網(wǎng)平差轉(zhuǎn)換的幾種模型網(wǎng)平差轉(zhuǎn)換的幾種模型000ijijijijijijiiiijjjjZYXZZYYXXHLBRHLBRVVVijijij2、模型之二：在地面坐標系中進行平差和轉(zhuǎn)

9、換、模型之二：在地面坐標系中進行平差和轉(zhuǎn)換基線向量觀測值的誤差方程可表示為：LyBV誤差方程的矩陣形式可表示為：1000cos)(000iiiiiiBHNHMJiiiiiiiiiiiiiBBLBLLBLBLLBCACJARBsin0cossincoscossinsincoscossincossin其中：PLBCJGGCJPBByTTTTT1)(0 yRGT基準方程為：1120)()(CJGGCJPBBPBBCJGGCJPBBDTTTTTTTTTBLH大地坐標的平差改正數(shù)為：平差后大地坐標協(xié)方差陣為：亦可用消去位置基準點 上的未知參數(shù)的方法求解。0P(1) 固定地面網(wǎng)位置基準點的三維大地坐標固定

10、地面網(wǎng)位置基準點的三維大地坐標0000000000000000000coscossincoscoscossinsincossiniiijiiijiiijiijiiijiijAijijijijijijijAAijiiiijjjjzyxLBYLBXLBZBXLBZBYRZZYYXXRHLBRHLBRVVVijijij誤差方程為：其中：上式的所相應(yīng)范士模型在此實際上只能求取一個旋轉(zhuǎn)角，即方位旋轉(zhuǎn)角，即方位旋轉(zhuǎn)角 ,推證如下：0PA(2)固定位置基準點的三維大地坐標固定位置基準點的三維大地坐標 和一個大地方位角和一個大地方位角AijijijijijijijijijAijijijjijijijijiji

11、jijijLBXXLBYYBXXLBZZBYYLBZZZZYYXXBBLBLLBLBLLBXXYYXXZZYYZZZZYYXXZZYYXXsincos)(coscos)(sin)(coscos)(sin)(sincos)( 00sin0cossincoscossinsincoscossincossin 0)()(0)(00000000000000000000000由此證得誤差方程式中方位旋轉(zhuǎn)角參數(shù)前面的系數(shù)陣。A代入坐標差的轉(zhuǎn)換模型，得：00000111100101010010101010101101010111 sinsincoscoscos0cossincossinsincossinHLB

12、RCHLBRCZYXCZYXBLBLBLLBLBLBzyxTTT站心坐標與大地方位角的關(guān)系式為11101tanxyA微分得：111212112121111112121)(010)(1dzdydxyxxyxydyxdxyyxdAG因站心坐標與GPS基線向量的關(guān)系為：0000011110)(010101dHdLdBRCRdHdLdBRCR dATATAG)(01)(010000011110010101TGTATAAAAdHdLdBRCRdHdLdBRCRV0212112121101yxxyxyRA其中：所增加的方位基準方程可采用權(quán)甚大的中誤差方程式平差后可同時解出方位旋轉(zhuǎn)參數(shù)。將前式代入上式，得出

13、：000000ijijijijijijAAijijijijiiiijjjjzyxZZYYXXRuZYXHLBRHLBRVVVijijij誤差方程為：此時增加了方位、尺度參數(shù)各一個?？上プ鳛楣潭ㄖ档哪切┐▍?shù)進行平差解算0P(3)固定位置基準點三維坐標固定位置基準點三維坐標 和另外點的大地經(jīng)緯度和另外點的大地經(jīng)緯度模型之三：模型之三：GPS基線向量投影到高斯平面基線向量投影到高斯平面上再進行平差和轉(zhuǎn)換上再進行平差和轉(zhuǎn)換000000ijijijijTijijijijiijjyxyyxxyxuyxyxyxVVijij誤差方程：習(xí)習(xí) 題題1、在實際工作中，為何要將GPS網(wǎng)轉(zhuǎn)換到地面網(wǎng)坐標系？獨立網(wǎng)與附合網(wǎng)平差各有什么優(yōu)缺點？精度哪個高？2、在GPS網(wǎng)平差與轉(zhuǎn)換時 1)、若既有地面網(wǎng)是用GPS技術(shù)建立的，則可求解哪幾個轉(zhuǎn)換參數(shù)？至少需要幾個已知點才能求解這些轉(zhuǎn)換參數(shù)？ 2)、如果既有地面網(wǎng)是用常規(guī)技術(shù)建立的，則夠求解哪幾個轉(zhuǎn)換參數(shù)？至少需要幾個點才能求解？3、GPS網(wǎng)平差與轉(zhuǎn)換模型有哪幾類？各有什么特點？參考文獻參考文獻1.施一民.工程GPS控制網(wǎng)平差轉(zhuǎn)換的要點與模型.測繪通報,20194）2.施一民史可超.江陰長江公路大橋GPS施工檢測網(wǎng)的布設(shè).工程勘察，1994(4)3.施一民，楊永平.寶鋼首期GPS形變監(jiān)測網(wǎng)的布測. 寶鋼工程技術(shù)，20195） 4.施一民以城