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手持式GPS参数调整方法

时间:2015-05-05 23:22:23 来源: 作者: 浏览:
摘要:手持式GPS是一种利用卫星导航与定位系统相结合、体积小巧、携带方便、独立使用的定位导航设备,具有全天候、全方位实时三维导航与定位能力,有高灵敏度、高精度、自动化、
关键字:GPS,地质

  手持式GPS是一种利用卫星导航与定位系统相结合、体积小巧、携带方便、独立使用的定位导航设备,具有全天候、全方位实时三维导航与定位能力,有高灵敏度、高精度、自动化、价廉、使用方便等特点,已广泛应用于大地测量、地质调查、资源勘查等众多领域。刘述敏1等对手持式GPS机性能和定位精度研究的基础上,通过系统参数校正,能使其定位精度远远大于其标称( 10~ 15 m )值,可以满足中大比例尺物化探测网布设的技术要求。丁海鹏2罗冰3等对GPS手持机的坐标系统转换参数的解算简要过程、要求进行了叙述说明,常用的办法是选用3个以上有两个坐标系统坐标的公共点,解算其5个转换参数即扁率差、长轴差和X、Y、Z方向的差距。GPSMAP76使用说明书4中也对参数调整方法作了简要介绍,并指出54与80坐标系统中使用的DA、DF数值。在此基础上,本文介绍了只有一个已知点时的简单参数求解方法,在非测绘专业利用时,可以快速方便地满足野外普通精度使用要求。

  已知点坐标X0、Y0,将GPS手持机置于该点,稳定后读取该点数值X’、Y’,分别相减可得差值。

  E= Y0—Y’

  N= X0—X’

  将两个差值数据与GPS自定义坐标格式中的南北偏移(0m)、东西偏移(500000m)对应加减后输入即可。此法简单易行,但此时GPS手持机显示的经度、纬度数据与实际不符,如需要同时记录经纬度坐标与直角坐标数值时可采用下述方式。

  首先输入基本参数:(西安80系统为例)

  自定义坐标格式中央经线117

  投影比例1

  东西偏移500000

  南北偏移0

  自定义坐标系统DX0

  DY0

  DZ0

  DA-3(54系统为-108)

  DF0(54系统为0.0000005)

  在DX、DY、DZ均置0时,按上述方法在已知点读取该点数值X’、Y’,计算出差值E、N。

  其他参数不变,将DX设为任一常数Δ,如1000,存储后读取GPS直角坐标数值,记为XdxYdx,将其与X’、Y’相减,找出当DX单独变化时对X、Y坐标数值的影响变化幅度,记为:

  Ex=( Ydx—Y’) /Δ

  Nx=( Xdx—X’) /Δ

  同样,将DX置0,将DY设为1000,存储,读取GPS直角坐标数值,记为XdyYdy,将其与X’、Y’相减,找出当DY单独变化时对X、Y坐标数值的影响变化幅度,记为:

  Ey=( Ydy—Y’) /Δ

  Ny=( Xdy—X’) /Δ根据计算数据E、N、Ex、Nx、Ey、Ny,求解未知量DX、DY,建立方程组:

  Ex *DX + Ey *DY= E

  Nx *DX + Ny *DY= N

  解得DX =(E*Ny—Ey *N)/(Ex *Ny—Ey *Nx)

  DY =(Ex *N—E*Nx)/(Ex *Ny—Ey *Nx)

  将DX、DY数值输入,DZ仍为0,此时,已知点坐标读数会与X0、Y0相同,且经度纬度坐标读数也与其他软件计算结果一致。计算原理见图:
图1

  例如开元路一点,西安80坐标为X0= 4005501,Y0= 0503083(未加带号),将DX、DY、DZ均置0,读数X’ = 4005501,Y’ = 0503201。

  E= Y0—Y’ = 0503083 - 0503201 = -118

  N= X0—X’ =4005501 - 4005501 = 0

  DX设为1000时,读取Xdx= 4005233,Ydx= 0504092

  DY设为1000时,读取Xdy= 4006027,Ydy= 0503655

  Ex=( Ydx—Y’) /Δ= (0504092 – 0503201)/1000=0.891

  Nx=( Xdx—X’) /Δ= (4005233 – 4005501)/1000= -0.268

  Ey=( Ydy—Y’) /Δ= (0503655 – 0503201)/1000=0.454

  Ny=( Xdy—X’) /Δ= (4006027 –4005501)/1000=0.526

  建立方程组为:

  0.891*DX + 0.454*DY= E

  -0.268*DX + 0.526*DY= N

  解得DX = -105.1

  DY = -53.6

  将结果输入GPS手持机即可。此种方法将DZ置0,使用DX、DY两个参数,实际上,在大部分地区使用三者之间的任意两个均可。在不同的地区用这种方法计算得到的DX、DY是不相同的,严格地说,不同的地区的DX、DY、DZ均不相同。不过,在考虑到各地的高程异常,与中央经线距离等要素后,利用各个地区计算得到的DX、DY,与所在地的经度、纬度数据建立统一的模型,可以得到一组在较大范围内基本适用的DX、DY、DZ数据,并保证应有的精度,在临时无基准点时,将DX、DY、DZ输入,满足陌生地区勘查需要。

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