工程施工中GPS坐标系统的转换梁红亮

工程施工中GPS坐标系统的转换梁红亮

梁红亮

中交二公局东萌工程有限公司陕西省西安市710119

摘要：差分GPS观测值得到的是基线向量,在WGS—84坐标系中进行无约束三维平差后,整个GPS网在空间的相对点位已经确定,直接利用这个平差结果来进行工程的三维控制应是最理想的情况。然而桥梁施工控制测量是在线路中线定测后,根据桥位控制桩分别建立平面和高程控制网,采用局部独立坐标系。因此,GPS的WGS—84三维坐标必须转换到桥梁施工使用的平面和高程系统上来。传统的三维转换模型主要有布尔莎2沃尔夫(Bursa—Wolf)、莫洛琴斯基2巴蒂士M(olodensky—Badeas)和范士(Veis)模型,这些模型虽然表达式各异,但它们都是等价的,统称为七参数坐标变换公式。为求这七个参数,至少需要三个已知在两个坐标系中坐标的公共点,即要知道公共点在这两个坐标系中的大地高,以便计算它们的空间直角坐标。在许多情况下,准确地知道点在地面坐标中的大地高是有困难的,点的正高(或正常高)是可以精确测定的,关键是精确测定大地水准面高N(或高程异常ξ)有困难。因此,在工程控制网上更常用的是二维坐标转换方法。二维坐标转换既可在椭球面上进行,也可在高斯投影面上进行。路伯祥教授提出的“高斯投影”、“边角网或导线网”和“边网”方案,在GPS的二维坐标转换方法上已做了许多实际工作,尤其是“高斯投影”方案,以施工高程面所在的WGS—84大地高程面为依据,改变WGS—84椭球的长(短)半轴,采用GPS网的中心经度为中央子午线的高斯2克吕格保角投影方法,避免了转换参数求定误差和常规地面测量误差的影响,使其转换具有最小的投影变形。

关键词：GPS；坐标系统的转换方法

一、概述

1.1GPS的概述及应用

GPS即全球定位系统(GlobalPositioningSystem)是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成的卫星导航定位系统。作为新一代的卫星导航定位系统经过二十多年的发展，已成为在航空、航天、军事、交通运输、资源勘探、通信气象等所有的领域中一种被广泛采用的系统。我国测绘部门使用GPS也近十年了，它最初主要用于高精度大地测量和控制测量，建立各种类型和等级的测量控制网，现在它除了继续在这些领域发挥着重要作用外还在测量领域的其它方面得到充分的应用，如用于各种类型的工程测量、变形观测、航空摄影测量、海洋测量和地理信息系统中地理数据的采集等。GPS以测量精度高;操作简便，仪器体积小，便于携带;全天候操作;观测点之间无须通视;测量结果统一在WGS84坐标下，信息自动接收、存储，减少繁琐的中间处理环节、高效益等显著特点,赢得广大测绘工作者的信赖。

1.2工程测量中常用坐标系

1.2.1空间直角坐标系

空间直角坐标系的坐标系原点位于参考椭球的中心，Z轴指向参考椭球的北极，X轴指向起始子午面与赤道的交点，Y轴位于赤道面上，且按右手系与X轴呈90°夹角。某点在空间中的坐标可用该点在此坐标系的各个坐标轴上的投影来表示。（见图1）

三、结论与展望

GPS具有很高的相对精度,而且其相对于常规的地面控制网的测量有其不可替代的优势。桥梁施工控制测量中,采用GPS测量代替常规测量方法已是主要趋势。“高斯投影”是目前各种GPS3维数据转换到2维数据方法中最适合工程控制网使用的。采用施工椭球的方法可以克服施工测区似大地水准面相对于参考椭球面倾斜的缺陷,减弱了GPS网的垂线偏差对常规测量放样的影响提高平面坐标的转换精度。此外,它不需要增加额外的工作量。这在平坦地区的桥梁施工控制测量中有很显著的实用意义。这次论文由于时间的限制，还没能更深层次的去研究GPS在桥梁工程施工中坐标转换的问题，只是谈了自己的一些看法。

当今社会是市场经济，企业的效益就是企业生产发展的关键，我们做工程的就应该在工程质量有保证的前提下，提高工程的进度，使其提前竣工，为企业增加利润，因此我们就要合理的利用现代的科技技术处理好工程中所遇到的技术问题，像工程中的坐标转换的方法就有：利用工程椭球进行高斯投影的一种实用GPS坐标转换；针对GPS桥梁控制网的特点,提出使用施工椭球作为高斯投影计算的参考面,它克服了测区似大地水准面相对于参考椭球面倾斜的缺陷,提高了坐标转换精度。所以我相信将来GPS在桥梁工程施工中的坐标转换肯定还得有更大的发展空间。

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