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GPS网坐标转换中的基准兼容性研究及GPS网形变分析

作　者: 赵建军
导　师: 刘翠芝
学　校: 东北大学
专　业: 结构工程
关键词: GPS测量坐标转换平面转换模型空间转换模型基准兼容性应变分析方法质量分析
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

众所周知,GPS定位成果属于WGS-84大地坐标系,而实用的测量成果往往属于某一局部坐标系,GPS成果必须转换至局部坐标系才能投入运用。为了减小长度变形,有利于大比例尺测图和工程施工放样,小区域一般采用不需要投影计算的平面直角坐标系统,该坐标系与以测区平均高程面作为投影面,通过测区中心的子午线作为中央子午线的高斯平面直角坐标系非常接近。GPS测量得到的是WGS-84中的地心空间直角坐标,而工程施工中通常使用地方独立坐标系,要求得到地方平面坐标,如何实现两者的转换,一直是工程施工中关心的热点问题。从GPS定位结果至平面坐标有两种转换模型。平面转换模型原理简单,数值稳定可靠,但只适用于小范围的GPS测量；空间转换模型可用于大范围GPS测量,按实际情况又分为7参数转换和4参数转换两种。在此转换过程中,存在基准精度的问题,由于已知点存在粗差和系统误差,就要求对这些进行平差,从而消除误差,提高精度,最终达到提高GPS网的质量。本文中介绍的4种方法能够检验出含有粗差的起算点坐标,且4种方法的检验结果应是一致的。综合利用4种方法检验有利于提高检验结果的可靠性。因受过去技术、手段等方面的制约,依据的技术标准不一,相当多的起算点相对现在的GPS网而言精度偏低,而且由于施测年代已久,受多种因素影响,也可能产生了位移。因此,在进行GPS约束平差前,对起算点的兼容性进行检验是非常必要的。本论文将利用弹性力学理论的应变分析方法解决由于点位存在的误差而引起的控制网形变问题。借助于弹性力学应变分析理论,提出GPS网应变强度分析法,建立了对应于椭球微分坐标系的“位移-应变”数学模型,分析了GPS模拟网应变强度的分布情况,得出一些有益的结论。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-15
  1.1 课题研究目的和意义  10
  1.2 GPS控制网国内外发展状况  10-14
    1.2.1 国外发展状况  10-12
    1.2.2 国内发展状况  12-14
  1.3 论文研究主要内容  14-15
第二章 GPS卫星网与地面网坐标转换  15-35
  2.1 坐标系统  15-19
    2.1.1 地心坐标系  15-16
    2.1.2 参心坐标系  16-18
    2.1.3 站心坐标系  18-19
  2.2 三维坐标系统转换方法  19-20
    2.2.1 四参数转换方法  19
    2.2.2 七参数转换方法  19-20
    2.2.3 基准类型  20
  2.3 三维坐标系统转换模型  20-22
    2.3.1 布尔沙-沃尔夫模型(简称为B模型)  21-22
    2.3.2 莫洛金斯基模型(简称为M模型)  22
    2.3.3 武测模型(简称为W模型)  22
  2.4 GPS平差的类型  22-29
    2.4.1 三维联合平差  23-25
    2.4.2 GPS网在地面网坐标框架下约束平差  25-29
  2.5 基准间兼容性  29-35
    2.5.1 原有基准兼容性检验方法  30-33
    2.5.2 应变分析检验法  33-35
第三章 GPS控制网应变分析  35-44
  3.1 控制网变形分析  35-36
    3.1.1 GPS控制网特点  35
    3.1.2 变形分析意义  35-36
  3.2 控制网应变分析及其模型  36-44
    3.2.1 应变分析数学模型  36-39
    3.2.2 应变参数的定义及其几何意义  39-44
第四章 GPS网二维坐标转换及基准兼容性  44-62
  4.1 大地高基准误差对GPS网变形影响  44-47
  4.2 二维坐标转换与基准兼容性  47-54
    4.2.1 GPS定位成果二维转换  50-51
    4.2.2 二维平面应变分析模型  51-52
    4.2.3 GPS网基准兼容性分析  52-54
  4.3 GPS网粗差与基准差  54-62
    4.3.1 粗差与假设检验  54-57
    4.3.2 应变分析与粗差和基准差区分  57-62
第五章实例分析  62-66
  5.1 用应变分析法区分粗差和基准差  62-63
  5.2 GPS网应变分析  63-66
第六章结论与建议  66-67
参考文献  67-70
致谢  70-71
攻读硕士期间发表的论文  71

GPS网坐标转换中的基准兼容性研究及GPS网形变分析

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