在不同坐標(biāo)系下GPS實(shí)際測量中對比分析

彭麗麗

（赤峰市國土資源局，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

1 概述

GPS全球定位系統(tǒng)（Glohal Positioning System）在公路工程測量中的應(yīng)用，在最近的兩年得到了迅速推廣，這主要依賴于GPS系統(tǒng)可以向全球任何用戶全天候地連續(xù)提供高精度的三維坐標(biāo)、三維速度和時間信息等技術(shù)參數(shù).首先了解一下GPS系統(tǒng)的工作原理以及在測量領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn).

2 GPS 的工作原理

GPS系統(tǒng)是一種采用距離交會法的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng).在需要的位置P點(diǎn)架設(shè)GPS接收機(jī)，在某一時刻t同時接收了3顆（A、B、C）以上的GPS衛(wèi)星所發(fā)出的導(dǎo)航電文，通過一系列數(shù)據(jù)處理和計算可求得該時刻GPS接收機(jī)至GPS衛(wèi)星的距離SAP、SBP、SCP，同樣通過接收衛(wèi)星星歷可獲得該時刻這些衛(wèi)星在空間的位置（三維坐標(biāo)）.從而用距離交會的方法求得P點(diǎn)的三維坐標(biāo)(Xp，Yp，Zp)，在GPS測量中通常采用兩類坐標(biāo)系統(tǒng)，一類是在空間固定的坐標(biāo)系統(tǒng)，另一類是與地球體相固聯(lián)的坐標(biāo)系統(tǒng)，稱地固坐標(biāo)系統(tǒng)，我們在工程控制測量中常用地固坐標(biāo)系統(tǒng).（如：WGS_84世界大地坐標(biāo)系和1980年西安大地坐標(biāo)系.）在實(shí)際使用中需要根據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的變換，來求出所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo).這樣更有利于表達(dá)地面控制點(diǎn)的位置和處理GPS觀測成果，因此在測量中被得到了廣泛的應(yīng)用.

3 GPS 實(shí)際測量中對比分析

應(yīng)用GPS在赤峰獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)與北京54坐標(biāo)系統(tǒng)中布設(shè)控制點(diǎn)的距離測量及應(yīng)用全站儀施測的距離比較.

2008年10月，為了滿足實(shí)際工作需要，布設(shè)了我市中心城區(qū)大地坐標(biāo)控制網(wǎng)，應(yīng)用赤峰市周邊的國家控制點(diǎn)進(jìn)行連測，采用AshtechZ-Xeter雙頻GPS接受機(jī)按D級控制網(wǎng)觀測.平面連測了國家Ⅱ等點(diǎn)小敖包、Ⅲ等點(diǎn)陳營子?xùn)|南山，赤峰市控制網(wǎng)Ⅲ等點(diǎn)東山、紅山、敖包山、Ⅳ等點(diǎn)水泉溝梁，高程連測了Ⅰ等水準(zhǔn)點(diǎn)市氣象局、Ⅳ等水準(zhǔn)點(diǎn)赤通CF9、CF20，赤朝G05.約束平差平面采用Ⅲ等點(diǎn)東山、紅山、敖包山，高程采用Ⅰ等水準(zhǔn)點(diǎn)市氣象局、Ⅳ等水準(zhǔn)點(diǎn)赤通CF9、CF20，赤朝G05作為起算點(diǎn).本成果中國家Ⅱ等點(diǎn)小敖包、Ⅲ等點(diǎn)陳營子?xùn)|南山、Ⅳ等點(diǎn)水泉溝梁、赤通CF9、CF20，赤朝G05為新解算成果.平面成果采用高斯六度分帶時，中央子午線為117度；采用高斯三度分帶時，中央子午線為120度.高程采用1985國家高程基準(zhǔn).使用公安局路口、玉龍大街、王府大街、國土局樓、巴林大街等5個點(diǎn)位數(shù)據(jù)（引用具體坐標(biāo)數(shù)據(jù)略），得出了赤峰獨(dú)立坐標(biāo)系和北京54坐標(biāo)系的數(shù)據(jù).主要應(yīng)用部分控制點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的比對.

點(diǎn)位之間距離 單位： 米

本圖表采取5個控制點(diǎn),分別選取具有不同長度的點(diǎn)位,從幾百米至幾千米不等的點(diǎn)位進(jìn)行數(shù)據(jù)的比對，最長邊為巴林大街點(diǎn)與玉龍大街點(diǎn)，距離為3982.419米,最短邊為公安路口與國土局樓,距離為329.409米.通過以上的對圖表分析，可知：

（1）點(diǎn)位之間的距離越長，北京54坐標(biāo)系下和赤峰獨(dú)立坐標(biāo)系下及全站儀所測之間的差別越大；

（2）總體講，赤峰獨(dú)立坐標(biāo)系下及全站儀所測之間的差別較小，相互符合的比較好，最小差為0.008米;

（3）盡管應(yīng)用GPS雙頻機(jī)對控制點(diǎn)聯(lián)測，對于一些要求精度比較高的測量控制工程，還要根據(jù)實(shí)際需要，在符合技術(shù)規(guī)程要求的誤差的前提下，進(jìn)行多種方法的對比測量，使用與實(shí)際地形擬合好的坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)據(jù).

4 建議

通過實(shí)際工作測量，使我們了解了在不同的坐標(biāo)系及不考慮曲率因素條件下，所測量土地的距離和面積的不同，因為在實(shí)際國土資源管理中對建設(shè)用地測量要求，主要是測量出所需建設(shè)用地按不同權(quán)屬、地類的土地面積，在技術(shù)單位進(jìn)行完總體測量后，還要對所有不同農(nóng)業(yè)承包單位，進(jìn)行分戶測量即碎部測量，對于普通的百姓來講，不管什么坐標(biāo)系，只要實(shí)地測量結(jié)果與他們傳統(tǒng)的分地要求一致，滿足他們的分戶需要，他們就接受，征地工作就能進(jìn)行下去.為了更好地滿足精度要求，使大面積的測量結(jié)果更好地符合分戶測量結(jié)果，盡量減少不同坐標(biāo)系統(tǒng)產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，同時，在規(guī)劃區(qū)內(nèi)遵循規(guī)劃部門劃定的界址點(diǎn)范圍的原則，建議先使用獨(dú)立坐標(biāo)進(jìn)行大范圍的面積測量，在報批時再轉(zhuǎn)換成符合國家規(guī)定的坐標(biāo)系統(tǒng).