GPS工程控制网数据处理方法研究及软件研制

论文摘要

针对目前GPS网数据处理方法不能满足大范围、高精度GPS工程控制网数据处理的要求,本文从GPS工程控制网平差与转换、投影变形处理两方面进行了论述与探讨。首先从GPS网平差与坐标转换的基本原理出发,详细论述了GPS工程控制网平差与转换的各种数据处理方法,包括:以空间直角坐标为未知参数的三维约束平差、以大地坐标为未知参数的三维约束平差、以平面二维基线向量为观测值的二维约束平差、以平面坐标之差为虚拟观测值的二维约束平差、GPS工程控制网一点一方向平差。并以某段铁路客运专线GPS控制网为例,进行了各种平差方法的比较与分析。对于GPS控制网投影变形问题,论文以高速铁路GPS工程控制网为例,探讨了任意中央子午线任意高程面的高斯投影处理方法、斜轴墨卡托投影处理方法(斜轴圆柱投影转换为横轴圆柱投影的处理方法、斜轴圆柱投影转换为正轴圆柱投影的处理方法)。并以某段高速铁路CPⅠ级GPS控制网为例,对以上两类投影处理方法进行了比较与分析。通过研究,得出了两点有益结论:1、对于较大范围、高精度的GPS工程控制网,进行约束平差时应采用理论严密的三维约束平差方法。2、对于线路GPS控制网,特别是高速铁路GPS控制网,在保持边长投影与地面网的边长尺度一致方面,斜轴墨卡托投影比高斯投影更加适用。最后,基于GPS工程控制网平差与转换、投影变形处理方法的理论基础,采用Visual C#.NET作为开发工具,研制了能满足不同工程需要的GPS网平差软件(GPSNAS)。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 GPS工程控制网数据处理方法的现状
• 1.3 问题的提出及本文的主要研究内容
• 第2章 GPS工程控制网平差与转换
• 2.1 GPS工程控制网平差的几种常用坐标系
• 2.1.1 空间直角坐标系与大地坐标系
• 2.1.2 高斯平面直角坐标系
• 2.2 GPS基线向量网三维无约束平差
• 2.3 GPS工程控制网三维约束平差
• 2.3.1 以空间直角坐标为未知参数的三维约束平差
• 2.3.2 以大地坐标为未知参数的三维约束平差
• 2.4 GPS工程控制网二维约束平差
• 2.4.1 以平面二维基线向量为观测值的二维约束平差
• 2.4.2 以平面坐标之差为虚拟观测值的二维约束平差
• 2.5 约束平差方法比较与算例分析
• 2.5.1 约束平差方法比较
• 2.5.2 算例分析
• 2.6 GPS工程控制网一点一方向平差
• 第3章 高速铁路GPS工程控制网投影处理
• 3.1 任意中央子午线、任意高程面的高斯投影处理方法
• 3.1.1 GPS工程控制网的局部椭球
• 3.1.2 高程归化与高斯投影变形改化的影响
• 3.1.3 GPS工程独立坐标系的建立方法
• 3.1.4 高速铁路GPS工程独立坐标系的建立与分析
• 3.2 斜轴墨卡托投影处理方法
• 3.2.1 参考圆球
• 3.2.2 斜轴圆柱投影转换为横轴圆柱投影的处理方法
• 3.2.3 斜轴圆柱投影转换为正轴圆柱投影的处理方法
• 3.3 算例分析与比较
• 3.3.1 计算方案
• 3.3.2 计算结果分析
• 第4章 GPS工程控制网数据处理软件的研制
• 4.1 软件的开发工具
• 4.2 软件的总体功能设计
• 4.3 软件的数据处理流程设计
• 4.4 软件的功能菜单设计
• 4.5 软件的主程序界面
• 4.6 软件的特点
• 第5章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附表一 GPS控制网不同约束平差方法平差坐标表
• 附表二 GPS控制网约束平差空间直角坐标、大地坐标表
• 附表三 GPS控制网约束平差高斯投影坐标及变形系数表
• 附表四 GPS控制网约束平差斜轴墨卡托投影坐标及变形系数表
• 附表五 高斯投影处理与斜轴墨卡托投影处理边长比较表
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果