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点校正步骤图解(测量使用教程)

点校正步骤图解(测量使用教程) 手持GPS用于地图填充的校正方法

GPS使用的坐标系是WGS-84坐标系,我们使用的地图资源大多属于1954年的北京坐标系或者1980年的Xi安坐标系。不同的坐标系给我们的使用带来了困难,于是产生了如何将WGS-84坐标系转换为1954北京坐标系或1980 Xi安坐标系的问题。从理论上讲,不同坐标系之间存在平移和旋转关系。为了将手持GPS测得的数据转换成所需的坐标,必须求出两个坐标系(WGS-84与北京54坐标系或Xi-安80坐标系)之间的转换参数。由于转换参数的计算比较专业,大部分初次使用的用户都不知道如何计算和设置GPS参数。其实关键是要解决两个问题,一个是用户UTMGrid的确定;二是用户自定义坐标系投影参数的确定。

GPS(全球定位系统)是美国建立的卫星导航定位系统。通过该系统,用户可以在世界各地实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速。随着GPS定位技术的发展,已经从最初的军用发展到民用领域,并得到了广泛的应用和推广。

在GPS定位技术的应用和发展过程中,根据不同的市场需求,制造商生产了各种不同型号和用途的接收机。其中销量最大,用户最多,且大多不专业的导航手持GPS,在使用中存在诸多问题。主要问题是手持GPS使用的坐标系是WGS-84坐标系,而我们使用的地图资源大多属于1954年的北京坐标系或1980年的Xi安坐标系。不同的坐标系给我们的使用带来了困难,于是产生了如何将WGS-84坐标系转换为1954北京坐标系或1980 Xi安坐标系的问题。从理论上讲,不同坐标系之间存在平移和旋转关系。为了将手持GPS测得的数据转换成所需的坐标,必须求出两个坐标系(WGS-84与北京54坐标系或Xi-安80坐标系)之间的转换参数。由于转换参数的计算比较专业,大部分初次使用的用户都不知道如何计算和设置GPS参数。针对这部分用户,下面介绍一些关键问题。

1.用户UTM网格的确定

当我们使用一个新的GPS或者在一个新的工作区域工作时,首先要做的就是设置手中GPS的参数,而参数设置的第一步就是确定用户工作区域的UTMGrid。确定自定义坐标格式最重要的一项是确定工作空间中央经线的经度,因为在使用国家或地方坐标系时,这是一个经常需要更改的参数。那么如何方便快捷的完成这个设置呢?一般来说,当我们计划完成一项新的工作或进行一项工程建设时,我们总是事先画出一条路线或工区,并一起使用地形图或设计图,这为我们确定工区中央经线的经度提供了最基本的条件。

在研究如何利用地形图或给定坐标来确定工区中央经线的经度之前,我们有必要大致了解一下地形图的投影分带。

一般来说,地球是用地球体表示的,为了进行各种运算,用参考椭球代替地球体。要把椭球面上的图形描绘在平面上,就必须采用地图投影的方法。我国在建立统一的平面直角坐标系时,规定大地控制测量和地形测量使用高斯投影。为了使投影误差不影响映射精度,规定翘曲差为6 & deg或3 & deg为了定义高斯投影范围,每个投影范围称为一个投影带。如图1所示,从起始子午线开始,从西到东的经度差是6 & deg分成一个区,整个地球被分成60个投影区并按顺序编号,称为高斯6 & deg投影带(6 & deg简称)带)。6度;每个带的中央经线的经度是3 & deg、9 & deg& hellip& hellip123度;、129 & deg& hellip& hellip357 & deg。每条投影带两侧的经线称为纬向经线,6 & deg该带的纬向子午线的精度为0 & deg、6 & deg& hellip& hellip120度;、126 & deg、132 & deg& hellip& hellip。

大比例制图需要3 & deg分区。它规定从经度1.5 & deg从子午线看,从西到东的经度差是3 & deg将整个地球分成120个投影区,并按顺序编号,称为高斯3 & deg投影带(3 & deg简称)带)。利用这种划分方法,奇数带的中央经线可以等于6 & deg该带的中央子午线重合,而偶数带的中央子午线为6 & deg如图2所示,这些带的纬向经线是重合的。显然,3 & deg每个带的中央经线的经度是3 & deg、6 & deg& hellip& hellip126度;& hellip& hellip360度,3 & deg腰带的腰带经线的经度为1.5度、4.5 & deg& hellip& hellip124.5 & deg、127.5 & deg& hellip& hellip。

在掌握了以上的测量投影区划知识后,就可以利用手头的资料,如国家标准地形图、工区设计图、目标点坐标(包括大地坐标B、L和平面直角坐标X、Y)等。以确定工作区中央经线的经度。

1.根据投影带号确定工区中央经线的经度。

如果我们用L0来表示中央经线的经度;N3和N6分别代表3 & deg和6 & deg波段数,根据上面的投影分带关系,可以得到两个这样的计算公式:

①、L0 = N3 &时代;3度;

(2)、L0 = N6 &次;6度;-3度;

那么,问题的关键是确定波段数的取值,这对于测量专业人员来说是个问题,而对于初学者和非专业技术人员来说则是个问题。实际上,我们工作区域内已知的平面直角坐标或者在地形图图框中标定的平面直角坐标的Y值都已经标注了带号。中国的波段号是两位数,八位Y值整数(单位米)的前两位是波段号,比如21、22;43、43等。,只要把确定的符号值带入上述公式,就可以计算出工作区中央经线的经度。另外,如何区分3 & deg波段数和6 & deg取带号只需要把握两点。首先,25000以下小比例尺地形图标定的带数一般为6 & deg用数字;而1/10000以上大比例尺地形图标定的波段数一般为3 & deg用数字;第二,在某个行政区域,比如一个省或者一个市,波段号屈指可数,3 & deg波段号为6 & deg用两倍左右的数字很容易区分。就吉林省而言,常用的3 & deg只有两个数字21和22;6度;只有四个波段,41,42,43,44,很容易掌握。例如,我们知道在吉林省的某个地区,使用的地形图显示的是22个投影坐标,从上面的知识可以知道该地图是6 & deg投影,将22代入公式(2)计算中央经线经度L0 = 22×22;6度;-3度;=129度;。

2.根据大地坐标值(L)确定工区中央经线的经度

有时我们只有工区或目标点的大地坐标(B,L)值,而设计图的平面直角坐标值没有标注带号。我们做什么呢这时候我们就得用大地坐标L值来确定工区中央经线的经度。

利用大地坐标L值确定工区中央经线的经度,应遵循以下步骤:首先利用手头的资料或设计图纸确定是否进行6 & deg设置或3 & degSet,一般来说,除特殊要求外,25000以下的小比例尺地形图都是6 & deg分区。然后利用已知工区或目标点的大地坐标L值计算投影带的分带号,将分带号代入上述公式计算中央经线的经度。使用大地坐标L值计算波段数的方法是:6 & deg带状算法将L值的整数位除以6,并将整数商加1。例如,已知目标点的经度L是127度18 & prime35 & Prime根据计算可知,其分区号为22(127 & divide;6+1=22);3度;波段数算法将L的值转换为度数并除以3,整数值四舍五入得到波段数。例如,已知目标点的经度L是127度18 & prime35 & Prime根据计算可知,其分区号为42(127.31 & divide;3=42.437,取整值为42)。

此外,对于已经掌握投影分带一般知识的用户,还可以用图形直观的方法直接确定中央经线经度。具体方法是:将已知工区或目标点的大地坐标L值与近似的纬向子午线经度相比较,通过比较可直接确定工区的中央子午线经度。例如,已知的使用数据是6 & deg有了坐标,目标点的经度是127 & deg18 & prime35 & Prime,显示(图2)6 & deg;根据投影分区图,22个区的子午线经度为126 & deg到132 & deg,目标点的经度正好在投影区内,因此工作区的中央经线的经度可以确定为129 & deg

3.其他相关参数设置如下:我国中央子午线经度应设置为E,投影比例尺参数为1,东西偏差为50万,南北偏差为0,单位为米。通常,这些参数保持默认设置。

二、用户自定义坐标系投影参数的确定

在确定用户坐标系的投影参数之前,首先要确定手中的数据是什么基本坐标系(地形图、设计施工图、已知点坐标等。)是,如北京坐标系、Xi安坐标系或其他地方坐标系。这样才能计算和使用适合它的投影参数,避免不必要的麻烦。

1.自己观察计算

新机收购后,供应商会提供一个投影参数,基本可以满足一般要求不高的用户的工作需求,但对于一些专业用户,需要自己测量参数。通用导航手持GPS用户坐标系的投影参数设置界面提供了五个变量(△X、△Y、△Z、△A、△ F)进行设置,但在实际工作中,后两个参数(△A、△F)对于某个坐标系是固定的参数(北京54坐标系△A=-108、△F

测量三参数的基本方法是先在已知控制点测量一个稳定的WGS-84大地坐标(B,L),然后用专门的测量程序计算出一个三参数。三个参数计算出来后,输入GPS,然后在一个已知的控制点进行观测比较。最好在另一个已知的控制点观察和校准它们。如果比对和校准差在规定的允许误差范围内,则可应用于实际工程测量工作。一般来说,只要到一个新的工区或工程现场的距离很远(几十到几百公里),就需要对已知的控制点再次进行观测、对比和标定,才能顺利开展实际工作。

2.收集经验和成果。

在导航手持GPS的实际应用中,相当一部分用户没有掌握三个参数的计算程序和方法,不得不收集和使用一些经验结果,然后将收集到的三个参数输入GPS,在已知点进行观测和比较。只要满足工程施工的精度要求,就可以直接应用到实际工作中,不需要自己测量。三参数经验的收集途径有很多,经销商、测绘管理部门、同行、同学、互联网。

笔者在近几年的实际工作中,利用专业测量高精度GPS在吉林省部分地区观测计算了三个参数(北京54坐标系)。列表如下,供参考。

此外,需要注意的是,如果外业观测比对超过了检校的限差(一般手持GPS的限差为15m),主要应从以下三个方面查找原因:一方面,从外业观测计算过程中查找原因,主要看已知控制点测得的WGS-84大地坐标(B,L)结果是否正确,已知坐标结果是否可靠,所用程序和计算过程是否合理正确;二是要检查收集和使用经验的来源是否正确可靠;第三个方面,需要检查GPS本身是否有问题。比如两个GPS输入相同的三个参数,观测结果与已知点的比较,严重超差的那个可能是GPS本身有问题。在解决了所有的问题之后,我相信你一定能够使用GPS来完成你所有的工作。

 

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