工程测绘中的精确坐标定位算法研究

工程测绘中的精确坐标定位算法研究

张瑞贺晓媛张云

宁波新新测绘设计研究有限公司 浙江省宁波市 315100

摘要：随着经济的发展和科技的进步，工程测绘的坐标定位算法也取得了一定的突破，测绘结果会直接影响工程项目开发的最终效果。测绘项目在不断地增加，各种新技术和新方法已被广泛应用于工程地质测绘，这在很大程度上提升了测绘质量。本文总结了精确测量技术的种类、原理和优势，结果显示，精确测量技术能够提高测绘数据的准确性和可靠性，并且在工程设计和施工中具有重要意义。

关键词：工程测绘；精确坐标；定位；研究分析

引言

测绘工程是土地规划、设计和施工的重要环节，对测绘数据的准确性和可靠性要求极高。随着科学技术的不断提升，定位技术实现了飞速跃进，应用范围不算扩大，定位能力更加精准，已经被广泛应用于人类生活。将定位技术引入测绘工程，能使工程测量数据变得更加精准，提升专业技术水平，将测绘工程从传统的工作模式中解放，进一步提升测绘工作的自动化水平，其测量结果也更加精准、高效。

1、精确坐标定位技术的优势

1.1定位精准度高

精确测量技术能够实现毫米级的测量精度，更好地满足工程设计和施工的需求。精确测量技术可以覆盖多种测量范围，从微观到宏观的尺度都可以进行准确的测量。定位技术利用卫星进行定位与导航，定位精准度较高，相对定位精度为50km以内，相对定位精度达到1×10- 6～2×10- 6，100km至500km 的相对定位精确度可以达到10-7，1000km以上的相对定位精确度可达到10-9。在300m至1500m的工程精密定位中，1小时以上观测的解其平均平面误差小于1mm。

1.2自动化程度高

精确测量技术能够快速获取大量的测量数据，并进行自动化处理和分析。定位技术的信号接受设备普遍体积较小，技术人员只需要通过将 GPS 信号接收机天线整半、对中，就可以完成观测。除此之外，数据的处理分析也是通过相关软件进行，全面实现了自动化。

1.3良好的稳定性

精确测量技术通常具有良好的稳定性和重复性，能够在多次测量中获得相似的结果，提高了测量的可靠性。许多精确测量技术是非侵入性的，即在测量过程中无需破坏或干扰被测对象的完整性，适用于对敏感材料或器件进行测量。某些精确测量技术能够实现远程监测和控制，通过数据传输和通信技术，可以在远距离进行测量和监测。

2、精确坐标定位种类

2.1大地坐标系统

大地坐标系统是用于描述地球表面上点的位置和空间关系的基本框架。其定义包括了一套数学模型和参考椭球体，以及坐标系的定义和运算规则。

椭球体模型是大地测量中描述地球形状的数学模型。它假设地球是一个近似椭圆形的物体，通过椭圆旋转形成椭球体。椭球体模型基于两个主要参数：长半轴（a）和扁率（f）。长半轴表示赤道半径，而扁率表示极半径相对于赤道半径的缩小程度。常用的椭球体模型有WGS84、GRS80等。椭球体模型在大地测量中起着重要作用，它提供了计算大地坐标、测量高度和确定地球形状、尺寸的基础。通过椭球体模型，可以建立起一组统一而具体的测量参数，为测绘工程提供准确可靠的计算基准。

常用的大地坐标系统可以根据其空间参考框架和坐标系统的定义分类。一种常见的分类是基于不同的椭球体模型和测量方法，其中包括国际大地坐标系统、世界大地坐标系统、本地坐标系统等。另一种分类基于投影方式，如经纬度坐标系统、UTM（通用横轴墨卡托投影）坐标系统、高斯-克吕格坐标系统等。此外，还有特定地区或国家所采用的本地坐标系统，用于满足地方性需求，如北京54坐标系、西安80坐标系等。这些分类有助于确定适用的大地坐标系统和相应的坐标转换方法，以满足不同测绘工程的要求。

2.2遥感影像定位测绘技术

遥感影像定位测绘技术是一种探测技术，遥感探测方法一般是远距离非接触的。根据被探测物体的电磁波反射特点及辐射，通过传感器或遥感器进行发射、接收信号，分析了物体形态、特性的原理以及应用方法。

遥感影像是利用遥感技术获得地物电磁波胶片。它可以实现大面积同时观测、实效性比较强、数据具有可比性，同时还可以提高社会、经济效益。例如：使用影像定位技术时，不会存在空间制约，假如所获得的卫星图像和航拍图像可以覆盖30，000平方公里的区域，它们可以包含大量信息和不同方法的特征，针对不同的任务，通过调整遥感设备、波段获取所需信息。目前的主要探测技术包含：微波探测、紫外线探测、红外线探测以及可见光物体探测。

2.3全球导航卫星系统（GNSS）

GNSS是由一组卫星组成的系统，如美国的GPS（全球定位系统）、俄罗斯的GLONASS（全球导航卫星系统）、欧盟的Galileo（伽利略导航系统）等。这些卫星分布在地球轨道上，可以向地面发射信号，接收器可以利用这些信号确定其位置、速度和时间，实现高精度的定位和导航功能。GNSS测量技术利用这一原理，可以准确测量地球上任意点的空间坐标，为工程测量提供了强大的工具。

GNSS测量技术的优势在于其高精度和高效率。相比传统的测量方法，GNSS测量可以实现毫米级甚至亚毫米级的精度，大大提高了测量的可靠性和准确性。同时，GNSS测量无需在被测点上设置任何物理控制点，不受地形和天气等因素的影响，减少了测量的难度和复杂性，节省了时间和人力成本。

3、精确定位坐标的应用于挑战

3.1精确定位坐标在测绘工程的应用

在建筑工程中，精确测量技术可以用于建筑物的水平、垂直和尺寸测量，确保建筑结构的准确性和稳定性。常用的测量仪器如全站仪、电子经纬仪、激光扫描仪等都可以应用于建筑测量。精确测量技术可以用于城市地下管线的测绘，包括排水管道、燃气管道、电力线缆等。利用地下雷达、激光扫描仪等设备可以获取地下管线的位置、走向和深度信息。对于海洋环境和海底地形的研究，精确测量技术也发挥着重要的作用。声纳测深仪、多波束测深仪等技术可以获取海洋底部地形信息，水下无人机和卫星遥感技术可用于海洋航行安全和资源开发等方面。精确测量技术在卫星导航和定位系统中扮演着关键角色，例如GPS（全球定位系统）和北斗导航系统等。这些系统能够提供高精度的位置定位和时间同步服务，广泛应用于航空航天、导航、遥感等领域。

3.2精确定位坐标面临的挑战

精确测量需要在各种条件下实现高度准确的测量结果，其误差范围通常很小。这需要使用高精度的测量仪器和设备，并进行精细的校准和校验。因此，技术人员需要有深厚的专业知识和操作经验来保证测量的准确性。在实际测量工作中，存在着许多干扰因素，如大气影响、温度变化、地质条件等。这些因素会对测量结果产生影响，增加了测量的难度。为了克服这些干扰，需要通过合适的技术手段和方法进行校正和补偿。某些测量任务可能在复杂的环境中进行，如高海拔、恶劣天气、无人区域等。这些环境对测量设备的可靠性和稳定性提出了更高的要求。同时，操作人员需要具备应对各种情况的能力，确保测量工作的顺利进行。

尽管面临技术要求高的挑战，但随着科技的进步和创新的推动，测量技术不断发展和完善。新的仪器设备、数据处理算法以及自动化技术的引入，有助于提高测量的精度、效率和可靠性，应对技术要求高的挑战。

结语：

总而言之，了解和应用正确的坐标转换算法对于测绘工程的准确性和一致性至关重要。通过掌握和应用相关的转换算法，可以有效地处理不同坐标系之间的数据交互和转换需求。随着科技的不断发展，我们可以期待更精确、高效和自动化的坐标转换技术的出现，为测绘工程提供更好的支持。

参考文献：

[1]王显鹏,曾怀恩.县域城市存量测绘地理信息数据批量向CGCS2000坐标转换的实践探究[J].工程勘察,2023,51(03):59-62.

[2]陈少桃.测绘新技术在测绘工程测量中的应用研究[J].城市建设理论研究(电子版),2023(08):101-103.

[3]李孔.遥感技术在水文地质研究中的应用，水资源保护和水文自动化，2002（04）.

[4]牛丽娟.测量坐标转换模型研究与转换系统实现[D].长安大学,2011.

[5]曲梦露.大思政背景下“工程测量”课程思政教学的有效途径[J].教师,2023(14):111-113.