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带状工程GPS控制网数据处理方法研究及其软件研制

作　者: 杨雪峰
导　师: 刘成龙
学　校: 西南交通大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: GPS工程控制网 分区定向序贯平差 高斯投影 高程归化 软件
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


目前,我国正在大规模建设铁路客运专线。为了适应高速行车的需要,解决线路维修的困难,高平顺性、少维修的无砟轨道得到了广泛的应用。无砟轨道与有砟轨道的最大区别是无砟轨道铺板、铺轨要求的精度高,轨道板和轨道安装的可调量较小,这就对高速铁路GPS控制网提出了更高的要求。采用国家坐标系统的普速铁路勘测设计,允许的长度变形误差为25mm/km,难以满足高速铁路长度变形误差<10mm/km的高精度要求。尽管有部分线路为了达到长度变形小于10mm/km的要求而把带宽变窄,但是这就带来了一条线路分带及坐标系过多、换带计算繁琐、换带后相邻点间相对精度降低等一系列问题,给后续的勘测设计、施工和运营检测带来极大的不便。基于上述问题,本文首先探讨了GPS工程控制网数据处理的常规算法,系统分析了GPS工程控制网的长度变形特点与处理手段。然后结合高速铁路GPS控制网控制范围长、投影变形要求小的特点,提出了采用分区代替分带、利用全网整网平差的方向实现全网坐标轴系的唯一和进行方向控制、从线路一端到另一端顺序平差的分区定向序贯平差新方法。对高速铁路CPI控制网采用分区定向序贯平差的方法建立坐标系和进行网平差,通过理论分析和与全站仪实测边长的比较,证明其投影变形能够控制得更好,控制网的投影面更贴近地面,因而更符合建立工程独立坐标系的要求。对GPS带状工程控制网采用分区定向序贯平差,实现了全线一个坐标系统,没有换带计算,这就为实现高速铁路GPS控制网小变形、无换带的目标奠定了基础,为集勘测设计、施工和运营于一体的“三网合一”的高精度GPS平面控制网的建立创造了条件。最后,根据所提出的分区定向序贯平差原理,基于微软公司发布的Microsoft Visual Studio2008平台,使用C#语言研制了精密工程GPS控制网通用数据处理软件(简称SOSA GPS软件)。SOSA GPS软件支持了多种基线格式和椭球参数,既有验前精度检查又有验后精度评定,除具有常规GPS控制网数据处理的全部功能外,还具有GPS控制网分区定向序贯平差的功能,能够实现在较大范围内高速铁路CPI GPS控制网的高精度、小变形、全线没有换带计算的数据处理目标。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章 绪论  11-14
  1.1 概述  11
  1.2 带状工程GPS控制网建网与数据处理方法现状  11-12
  1.3 问题的提出及本文的主要研究内容  12-14
第2章 GPS数据处理常用方法及其长度变形分析  14-34
  2.1 GPS数据处理常用坐标系统及其坐标转换  14-19
    2.1.1 空间直角坐标系  14
    2.1.2 空间大地坐标系  14-15
    2.1.3 高斯投影与UTM投影平面直角坐标系  15-16
    2.1.4 不同坐标系的坐标转换  16-19
  2.2 典型GPS工程控制网平差方法  19-28
    2.2.1 GPS工程控制网三维向量网平差  20-25
    2.2.2 GPS工程控制网二维约束平差  25-28
    2.2.3 GPS工程控制网一点一方向平差  28
  2.3 GPS工程控制网的长度变形分析与处理  28-34
    2.3.1 高程归化与高斯投影引起的长度变形分析  28-30
    2.3.2 GPS工程控制网的工程椭球建立方法  30-31
    2.3.3 GPS工程控制网独立坐标系的建立与变形分析  31-34
第3章 分区定向序贯平差原理及其特点  34-45
  3.1 高速铁路GPS控制网坐标系统的设计方法  34-35
  3.2 GPS工程控制网分区定向序贯平差原理  35-38
  3.3 分区定向序贯平差实测数据计算试验与分析  38-43
  3.4 分区定向序贯平差在CPI控制网中的应用特点  43-45
第4章 精密工程GPS控制网通用数据处理软件研制  45-61
  4.1 开发平台、语言与运行环境  45-47
    4.1.1 开发平台简介  45
    4.1.2 开发语言简介  45-46
    4.1.3 运行环境  46-47
  4.2 功能设计模块与处理流程  47-57
    4.2.1 功能设计  47-48
    4.2.2 功能模块  48-57
    4.2.3 数据处理流程  57
  4.3 软件的测试情况  57-59
  4.4 软件的主要特点  59-61
结论与展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-66
附录  66-78
  附表一 整网二维约束平差与整网分区定向序贯平差坐标结果对比表  66-71
  附表二 整网二维约束平差与整网分区定向序贯平差方位角及距离对比表  71-78
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  78-79

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 大地测量学 > 卫星大地测量与空间大地测量 > 全球定位系统（GPS）
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