CN111307125B - 基于gnss和地面测距联合平差的斜轴圆柱投影方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于GNSS和地面测距联合平差的斜轴圆柱投影方法,包括以下步骤:在WGS84坐标系下,以已知点为固定点,对GNSS观测的控制网进行三维平差,计算控制点的大地坐标(B0,L0,H0);在WGS84坐标系下,通过高斯投影正算来计算已知点的高斯平面坐标(xg0,yg0),以已知点为固定点对GNSS和地面测距进行二维联合平差,得到控制点的高斯平面坐标(x0,y0);通过高斯投影反算将控制点的高斯平面坐标(x0,y0)转换为大地坐标(B1,L1),得到控制点的新的大地坐标(B1,L1,H0);对控制点的新的大地坐标(B1,L1,H0)进行斜轴圆柱投影正算,得到控制点的斜轴坐标(x1,y1)。本发明根据GNSS观测值和地面测距进行二维联合平差,得到了斜轴坐标,其理论严密,可显著提高坐标相对精度。
Description
技术领域
本发明涉及工程测绘技术领域,具体地指一种基于GNSS和地面测距联合平差的斜轴圆柱投影方法。
背景技术
现有技术中,为解决东西向跨度较大线路工程的高斯投影变形问题,一般采用多个投影带方法,但因多个投影带导致的误差和频繁的坐标转换,进而可能出现不同投影带的坐标衔接错误,从而造成极大的施工经济损失。
考虑到高程归化的斜轴圆柱投影的方法可以有效控制投影变形,一般需要对GNSS(即全球导航卫星***)控制网进行三维平差来获得控制点的大地坐标,然后再进行斜轴圆柱投影才能得到斜轴坐标。
然而,上述斜轴圆柱投影方法存在以下缺陷:对于隧洞控制网、桥梁控制网等需要提高某些控制点之间的相对精度,而GNSS控制网(中误差5~10mm)难以满足要求。
因此,需要开发出一种高精度的斜轴坐标测量方法。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种基于GNSS和地面测距联合平差的斜轴圆柱投影方法,能够提高坐标精度。
为实现上述目的,本发明所设计的基于GNSS和地面测距联合平差的斜轴圆柱投影方法包括以下步骤:(1)在WGS84坐标系下,以已知点为固定点,对GNSS观测的控制网进行三维平差,计算控制点的大地坐标(B0,L0,H0);(2)在WGS84坐标系下,通过高斯投影正算来计算已知点的高斯平面坐标(xg0,yg0),以已知点为固定点对GNSS和地面测距进行二维联合平差,得到控制点的高斯平面坐标(x0,y0);(3)通过高斯投影反算将控制点的高斯平面坐标(x0,y0)转换为大地坐标(B1,L1),得到控制点的新的大地坐标(B1,L1,H0);(4)对控制点的新的大地坐标(B1,L1,H0)进行斜轴圆柱投影正算,得到控制点的斜轴坐标(x1,y1)。
作为优选方案,在所述步骤(2)中,GNSS和地面测距进行二维联合平差的输入数据通过以下步骤得到:(5)对采用高精度全站仪测量控制网所得到的地面测距D进行预处理。
作为优选方案,在所述步骤(5)中,对控制网的地面测距进行高斯投影和高程面改化,得到控制点的地面测距D1作为所述步骤(2)中GNSS和地面测距二维联合平差的输入数据。
本发明的有益效果是:本发明的基于GNSS和地面测距联合平差的斜轴圆柱投影方法,根据GNSS控制网平差和地面测距进行二维联合平差,得到的控制点大地坐标,最终得到高精度的斜轴坐标,其理论严密,可显著提高坐标相对精度。
附图说明
图1为控制网的控制点分布情况示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
为了解决上述背景技术的不足,考虑到高精度的测距(中误差1mm)可以显著提高坐标相对精度,本发明提供一种基于GNSS和地面测距联合平差的斜轴圆柱投影方法,由GNSS和地面测距的二维联合平差得到新的控制点的大地坐标,数学模型严密,能够大大提高坐标精度。
本发明优选实施例的基于GNSS和地面测距联合平差的斜轴圆柱投影方法,包括以下步骤:
(1)在WGS84坐标系下,以控制网中若干已知点为固定点,对GNSS观测的控制网进行三维平差,计算控制点的大地坐标(B0,L0,H0)。
其中,若干已知点为高级控制点,需要专门测量。
(2)二维平差前对控制点的地面测距D进行预处理。对采用高精度全站仪测量控制网所得到控制点的地面测距D进行高斯投影和高程面改化,如此预处理后得到控制网的地面测距D1作为下一步骤中GNSS和地面测距二维联合平差的输入数据。
(3)在WGS84坐标系下,通过高斯投影正算计算若干已知点的高斯平面坐标(xg0,yg0),以若干已知点为固定点对GNSS和地面测距进行二维联合平差,得到控制点的高斯平面坐标(x0,y0)。
(4)、通过高斯投影反算将控制点的高斯平面坐标(x0,y0)转换为大地坐标(B1,L1),然后得到控制点的新的大地坐标(B1,L1,H0)。
(5)、对控制点的新的大地坐标(B1,L1,H0)进行斜轴圆柱投影正算,最终得到控制点的斜轴坐标(x1,y1)。
以下以一个由14个同步观测的控制点构成的某隧道工程施工控制网为实例进行基于GNSS和地面测距联合平差的斜轴圆柱投影方法的说明。控制点网如图1中所示,其中2点为已知点,由33条GNSS独立基线构成的控制网(中误差5mm+1ppm),并观测了12条高精度边长(中误差1mm)。
首先,对GNSS控制网进行三维平差,以已知点1783、1785为固定点,计算控制点的大地坐标(B0,L0,H0),如表1中所示。
表1控制点的大地坐标
通过高斯投影正算,将固定点1783、1785的大地坐标(B0,L0)转换为高斯平面坐标(xg0,yg0),如表2中所示。
表2固定点的高斯平面坐标
对控制路线的地面测距D进行高斯投影和高程面改化,选定中央子午线110°30′、高程投影面0m,如此预处理后得到控制点的地面测距D1,如表3中所示。
表3控制点的高地面测距
对GNSS控制网和地面测距进行二维联合平差,以1783、1785为固定点(xg0,yg0),得到控制点的高斯平面坐标(x0,y0),如表4中所示。
表4控制点的高斯平面坐标
通过高斯投影反算,将控制点的高斯平面坐标(x0,y0)转换为大地坐标(B1,L1),以大地坐标(B1,L1)替换原来的大地坐标(B0,L0),然后得到控制点的新的大地坐标(B1,L1,H0),如表5中所示。
表5控制点的新大地坐标
对控制点的新的大地坐标(B1,L1,H0)进行斜轴圆柱投影正算,最终得到控制点的斜轴坐标(x1,y1)。
将上述基于GNSS和地面测距进行二维联合平差后得到的斜轴坐标与GNSS平差坐标进行比较,如表6中所示。
表6联合平差的斜轴坐标与GNSS平差的斜轴坐标对比表
从上表可见,GNSS控制网平差、GNSS和地面测距联合平差的坐标最大较差△X为-7.8mm,最大较差△Y为-5.0mm,对于精密控制网,坐标较差比较明显。由此可见,本发明的基于GNSS和地面测距联合平差的斜轴圆柱投影方法,根据GNSS控制网平差和地面测距进行二维联合平差,得到的控制点大地坐标,最终得到高精度的斜轴坐标,其理论严密,可显著提高坐标相对精度。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (3)
1.一种基于GNSS和地面测距联合平差的斜轴圆柱投影方法,包括以下步骤:
(1)在WGS84坐标系下,以已知点为固定点,对GNSS观测的控制网进行三维平差,计算控制点的大地坐标(B0,L0,H0);
(2)在WGS84坐标系下,通过高斯投影正算来计算已知点的高斯平面坐标(xg0,yg0),以已知点为固定点对GNSS和地面测距进行二维联合平差,得到控制点的高斯平面坐标(x0,y0);
(3)通过高斯投影反算将控制点的高斯平面坐标(x0,y0)转换为大地坐标(B1,L1),得到控制点的新的大地坐标(B1,L1,H0);
(4)对控制点的新的大地坐标(B1,L1,H0)进行斜轴圆柱投影正算,得到控制点的斜轴坐标(x1,y1)。
2.根据权利要求1所述的基于GNSS和地面测距联合平差的斜轴圆柱投影方法,其特征在于,在所述步骤(2)中,GNSS和地面测距进行二维联合平差的输入数据通过以下步骤得到:
(5)对采用高精度全站仪测量控制网所得到的地面测距D进行预处理。
3.根据权利要求2所述的基于GNSS和地面测距联合平差的斜轴圆柱投影方法,其特征在于:在所述步骤(5)中,对控制网的地面测距进行高斯投影和高程面改化,得到控制点的地面测距D1作为所述步骤(2)中GNSS和地面测距二维联合平差的输入数据。
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