文档介绍：GPS测量中偏心观测改正的新方法
郑文华赵会兴周德才孙德刚
摘要本文分析了几种常用的归心改正方法,探讨了在GPS定位测量中应用陀螺定向进行归心改正的可行性和优越性。测绘信息网
关键词 GPS定位陀螺定向归心改正
1 引言测绘信息网
GPS定位技术的应用使控制测量工作产生了质的变化,其应用前景十分广阔,但由于GPS全球定位技术直接测得的点位坐标为WGS—84世界大地坐标系,为将其转换成国家坐标系,应与一定数量的面控制点上多建有高大的双层钢标,使GPS天线无法安置在标石中心,需进行偏心观测。
2 常用的归心改正方法
GPS控制测量工作中常用的归心改正方法主要有以下几种[1]:
a 如图1所示,Pk为标石中心,P1为偏心观测点,P2为辅助点,Pi为GPS网中其它未作偏心观测的点位。作业时在P1、P2、Pi点安置GPS接收机。图1中的水平角θ1、θ2,水平距离e1、e2和高差h1k、h2k可用全站仪测定。可由此计算出P1、Pk两点间的三维坐标差,进一步求出Pi、Pk两点间的三维坐标差。
图1
b 如图2所示,当Pk点、P1点Pi点通视时,可测定偏心元素e、θ、θ以及高差h1k,同样可求出Pi、Pk间的三维坐标差。
图2
c 也可使P1、P2的标石中心Pk位于一条直线上(图3),且在P1、P2上量取天线高(均以Pk的标石为基准),则归心后GPS基线向量为:
图3
其中当e1=e2时,μ=。
然而在实际布网中已知点一般难以与其它GPS点通视,如增加辅助点则给GPS接收机调度增加困难,并使观测时段增加。笔者在GPS网观测中采用了如下的方法,解决了偏心观察的问题,并取得了较好的结果。
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3 新方法概述及精度分析
当国家点A无法安置天线时,在其附近选择一偏心点A'。如果能测出A'A边的方位角及A'A边的距离,则可方便的求出A'点坐标。目前中、高精度的陀螺经纬仪已在工程中被广泛使用,其一次测定中误差在±5"左右,并且观察精度稳定。因此在GPS网观测前,用陀螺经纬仪测定出偏心点A'至国家等级点A间的坐标方位角。为提高观察精度可采用2—2—2—2的观测顺序(即首先在已知边上独立测定仪器常数两次,而后在待定边上对向观察其方位角各两次,最后再在已知边上独立测定仪器常数两次)。并用测距仪测出两点间距离。测定仪器常数时应选择测区范围内或附近一条可通视的四等以上的等级网边进行。根据观测结果可推算出A'点坐标。以A'代替等级点A进行GPS网的观测和平差。由此看出此方法的精度取决于A点的测量精度。下面对A'点的坐标测量精度作一分析:
由误差传播定律可知,A'点相对于A点的坐标误差为:
式中测绘信息网
mα——陀螺经纬仪定向的方位角中误差;
ml——红外测距仪测边误差;
其中测绘信息网
mΔ——仪器常数一次测定中误差;
m陀——待定边一次测定中误差;
mα0——测定仪器常数所用高级边方位角中误差。
因同在地面观测故可认为mΔ=m陀,并且n陀=nΔ
故
如独立定向两次,则测绘信息网
假设在测量中采用WILD厂生产的GAK—1陀螺经纬仪定向(山东矿业学院现有的该仪器一次测定中误差在±6"左右),测距精度为±(3mm+2ppm)的测距仪测边,选用三等网边作