1、探析 GPS 控制网高斯投影和高程投影变形的消除措施【摘要】：随着社会经济的发展和科学技术的进步，GPS 已经在工程测量领域得到的广泛应用。在工程测绘工作中，利用 GPS 技术进行测量可以打破传统测绘工作中的天气、通讯等方面的限制，在很大程度上提高了工作质量和效率。但是，在具体操作过程中，坐标转换时造成的投影变形等问题是 GPS 技术运用中的一个瓶颈，影响了工程测绘的发展。本文主要结合具体的工程实例，对如何利用变换地球曲率半径、改变投影带中心位置等方法解决投影变形问题进行了简单介绍和说明，希望有助于提高工程测量中 GPS 控制网的精度，从而为促进工程测量工作和项目施工提供帮助。 【关键词】：G
2、PS 控制网；投影变形；消除措施 Abstract: With the development of social economy and the progress of science and technology, GPS is widely used in the field of engineering measurement has been. This paper combined with concrete example of project, solve projection deformation problems are introduced and the descri
3、ption of how to use the transform radius of curvature of the earth, changing the projection zone center location method, wish to contribute to the accuracy of GPS control network to improve the engineering measurement, so as to help promote the process of measurement work and project construction. K
4、ey words: GPS control network; projection deformation; elimination measures 中图分类号：P228.4 文献标识码 A 文章编号 21 世纪是知识经济和信息化时代，各种科学技术的发展和更新速度也越来越快。随着科学技术的发展进步，GPS 技术已经被广泛应用于工程测量工作之中。但是，GPS 技术在具体的工测量应用中也存在一些问题，比如，坐标转换时出现的投影变形问题，这些问题严重影响了 GPS 网的数据精度，给工程建设带来很大的麻烦。所以，我们必须采取一些措施解决这个问题。下面，我们就对变换地球曲率半径方法解决投影变形问题的具
5、体情况进行介绍。众所周知，在 GPS 测量工作中，需要根据具体项目工程的实际情况选择适当的坐标系统，通过借助于一定的转换方法把坐标转换成相应的坐标，以便于满足具体工程项目的需要。但是在转换的过程中，会出现投影长度变形等问题，影响到 GPS 控制网的精确度，从而影响到工程后期的施工和质量等。这里，我们就结合某河道改建工程实例，通过改变投影带中心位置和变换地球曲率半径等方法来消除 GPS控制网中的投影变形问题。 一、工程 GPS 控制网的布设。 某河道改建工程位于岷江松藩县地段，属于高原地带，平均海拔，大地经度为,在综合考虑该工程施工需要和工程具体地形等多方面因素的基础上，工程人员决定在基本平面控
6、制中选用四等 GPS 网进行测量。其中，四等 GPS 控制网采用三台 GPS 接收机进行观测，全网布局由个点组成。具体的 GPS 控制网布局如下图（图 1） 。 图 1 GPS 控制网布局图 二、GPS 控制网的平差解算。 （一）GPS 控制网中投影面的选择。 在工程测量中，国家相关部门对控制网中的投影变形值有着严格的规定和要求。根据水利水电工程测量规范 （）的相关要求，当工程测量区的投影长度的变形数值的时候，相关人员就要对测距边的水平距离进行适当的调整和改正。一些相关的具体调整改正公式如下。 （1）水平距离换算到平均高程面距离调整改正的具体公式如下： =() （2）水平距离换算到参考椭圆面过
7、程中边长的具体调整改正公式如下：=() （3）参考椭圆面上的边长换算到高斯平面上边长的具体调整改正公式如下： = ()。 在上述三个公式中，其中，代表的是测距边的水平距离；代表的是测量区平均高程面的具体投影长度；代表的是椭圆面的边长数值；代表的是高斯平面上的边长数值；代表的是测距边的地球曲率半径，代表的是参考椭圆的曲率半径；代表的是大地水准面的高程数值；代表的是大地水准面与参考椭圆面之间的高度差值；代表的是平均高程面；代表的是测距边上两个端点横坐标的平均值；代表的是测距边上的两个端点横坐标之间的差值。 根据上述公式和该工程的一些具体数据，我们可以进行的相关的数据计算。第一，该地区平均海拔为，根
8、据上述公式（1） ，我们可以得到该地区水平距离归算到高程面距离的改正数值为。第二，该地区的大地经度为距离中央子午线的距离是，根据上述公式（3） ，我们可以得到参考椭圆面的边长归算到高斯平面上的边长改正值为。 在该工程的四等 GPS 控制网中，我们已知其平面控制系统是年的北京坐标系，中央子午线，分带，高斯正形投影，个平面控制点。如果我们直接把四等 GPS 控制网约束到上面的这个坐标系中，其投影变形数值就超出了相关的规定，工程平面控制精度就无法达到工程测量以及后期施工的要求。所以，为了增强工程测量中控制网的精度，确保工程项目的施工质量，我们这里建立独立的坐标系。在这个独立坐标系中，投影面的平均高程
9、是，平均经度为，椭圆的半径为（国际大地测量协会的推荐数值+36),扁率为。 （二）GPS 控制网的解算和精度检验。 1、GPS 控制网的解算。 根据设定的独立坐标系以及转换设定的各种参数数值，就可以进行具体的解算工作。具体来讲，主要分为以下步骤。第一，GPS 控制网中坐标点的转换。根据上文中的三个公式已经相关的数据，将 GPS 控制网中的坐标点从年的北京坐标中转换到独立坐标系中。第二，相关参数的设定。在 GPS 数据处理软件中的平差参数框中的对应位置分别输入新设定的椭圆半径长度、椭圆扁率、投影高程数值以及中央子午线等。第三，进行三维无约束平差。在设置好相关参数之后，把 GPS 的观测数据导入进
10、来，通过坐标进行三维无约束平差操作，然后进行基线和闭合环解算，最后把 GPS 各点在坐标系中的结果输出来。通过对输出数据的观察发现，在三维约束条件下，经过剔除，该工程 GPS 控制网内的基线和同步环都符合要求，精度较好。第四，二维无约束平差。利用 GPS 控制网中的已知控制点，把这些控制点在独立工程坐标中进行平差约束，从而把坐标系中 GPS 控制网中各点转换到独立工程坐标系中来。 2、GPS 控制网精度检验。 在 GPS 数据解算结束之后，使用全站仪对 GPS 网中的一些基线进行长度测量检验，在经过气压、倾斜或者温度改正后，与上述 GPS 解算结果中的基线长度数据进行对比。结果发现四等 GPS
11、 控制网中基线边长长度以及网中临近点之间的误差都符合相关的规定和要求，不影响 GPS 控制网的精度。 三、应用 GPS 控制网的优点 （一）实践证明，应用 GPS 控制网有着极高的精度，它不受人为因素的影响。不要求测站间相互通视，速度快，不受环境和距离限制，可全天候观测，成本低，效率高。 （二）GPS 网平差应对起算点进行内部复核性检核，选用精度高的起算点，舍去精度低的已知点，利用外部已知点进行检核，提高二维约束平差的整体精度。 （三）GPS 网的基线边长尽量保持均匀，不宜长短差距过大保证网的精度均匀。施测长边 GPS 控制网，应尽量选用双频 GPS 接收机，可以有效削弱电离层折射影响，同时能
12、有效探测和修复整周跳变。 四、结束语。 简而言之，GPS 技术的应用打破了通讯、天气等因素的限制，把工程测量人员从繁重的劳动中解放出来，提高了工作效率和质量，实现了工程测量的新跨越。在具体的工程测量工作中，GPS 技术具有速度快、精度高等特点，但是，在进行坐标转换时导致的投影变形问题是 GPS 技术运用中的一大缺陷，已经成为影响工程测量质量的一个重要问题。所以，我们要采取各种措施来消除投影变形问题。在新时期，通过改变地球曲率半径来提高 GPS 控制网精度就是一个重要的方法和途径。我们在具体的工程测量工作要推广和使用这种方法，从而使 GPS 技术更好地为工程测量服务。 参考文献： 1冯光东,王鹏.高速铁路 GPS 控制网投影变形处理方法的探讨J.铁道勘察.2011(01):45-46. 2裴喜安.水利水电工程测量坐标系的选择J.江淮水利科技.2012(03):11-13. 3崔志成.解决高海拔地区 GPS 施工控制网投影变形的措施J.水科学与工程技术.2011(02):17-18. 4程新中,许铁林.GPS 网投影变形及消去投影变形的方法J.测绘.2009(01):23-24. 5崔文刚.山区 GPS 工程控制网投影变形处理方法的探讨J.煤炭技术.2010(03):62-63. 6李晓红.GPS 控制测量边长投影变形的数据处理方法J.广西水利水电.2010(04):55-56.
