本站小編為你精心準(zhǔn)備了無控制點下的大地方位角測量分析參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：在無控制點或已知方位角的情況下，沒法測量某個設(shè)備至目標(biāo)點位的大地方位角，針對此種測量情況，分析討論了大地方位角的計算流程，提出了在沒有已知控制點的情況下如何測量計算大地方位角的方法，并對其方法的計算結(jié)果進(jìn)行精度分析。

關(guān)鍵詞：大地方位角；無控制點；基線向量.

引言

在平常測量某設(shè)備至目標(biāo)點位的大地方位角測量過程中，遇到的最大的問題就是沒有已知控制點，無法引入已知方向開展測量，到達(dá)作業(yè)現(xiàn)場，協(xié)調(diào)提供成果單位申請控制點成果需要經(jīng)過一系列申請、報批和審核流程，對于時間要求緊的測量任務(wù)而言，不能滿足任務(wù)需求。根據(jù)以上情況，本文通過查找各種資料，結(jié)合現(xiàn)有儀器裝備情況，對方位測量流程重新進(jìn)行梳理，提出了在沒有已知控制點的情況下如何測量計算大地方位角的方案，并對其結(jié)果精度進(jìn)行分析。

1.提出方案

1.1精密單點定位

精密單點定位指的是利用全球若干地面跟蹤站的GPS觀測數(shù)據(jù)計算出的精密衛(wèi)星軌道和衛(wèi)星鐘差，對單臺GPS接收機(jī)所采集的相位和偽距觀測值進(jìn)行定位解算，其在全球任何位置都可達(dá)到2至4mm級精度。某測量區(qū)域，在沒有已知控制點情況下，為獲取已知方向，可以先進(jìn)行精密單點定位，獲取一個已知控制點坐標(biāo)，然后進(jìn)行3臺GPS接收機(jī)聯(lián)測，固定精密單點定位獲取的已知點對基線進(jìn)行解算，從而獲取已知方向值。精密單點定位必須使用IGS提供的精密星歷和衛(wèi)星鐘差，其坐標(biāo)框架與ITRF框架系列一致，不是通常使用的GPS的廣播星歷，因此在事后處理過程中需要獲取精密星歷數(shù)據(jù)，同時由于精密單點定位沒有使用差分觀測，許多誤差沒有消除和削弱，為了達(dá)到更高精度，必須使用模型改正或者加入?yún)?shù)估計進(jìn)行擬合。這種方法對專業(yè)軟件需求和人員數(shù)據(jù)處理能力要求較高，需要連接互聯(lián)網(wǎng)下載精密星歷信息，且精密星歷是事后處理星歷，時間上有延遲，對于需要快速提供測量成果的任務(wù)，仍然不能支持。

1.2GPS相對定位

GPS相對定位是現(xiàn)在進(jìn)行外業(yè)測量獲取已知控制點和已知方向的主要手段，其是利用兩臺或者多臺GPS接收機(jī)，分別安置在一條或者若干條基線的兩端，同步觀測相同的衛(wèi)星，通過各測站同步采集GPS數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理以確定基線兩端點的相對位置或者基線向量，由于其有兩個或多個觀測站同步進(jìn)行觀測，衛(wèi)星的軌道誤差、鐘差、接收機(jī)鐘差以及大氣層延遲誤差具有相關(guān)性，可以利用這些觀測量的不同組合求差，大大提高相對定位精度，其基線向量的平面測量精度一般可以達(dá)到2mm以內(nèi)[1]。但這種方式需要多個測站中至少一個測站的坐標(biāo)值作為基準(zhǔn)，同時利用觀測得到的基線向量去求解其他各站坐標(biāo)值，從而得到已知方向。立足于測量設(shè)備實際情況，在這里提出假設(shè)，如果不要求測站坐標(biāo)絕對準(zhǔn)確的情況下，直接使用GPS廣播星歷求解的大地坐標(biāo)，求解出其他各測站坐標(biāo)，并計算得到的大地方位值能否滿足任務(wù)精度需求，需要通過計算來進(jìn)行驗證。

2.公式計算

大地方位角計算有多種方法，在已知兩點的經(jīng)緯度坐標(biāo)時，傳統(tǒng)的計算方法是進(jìn)行白塞爾大地問題反算，求得兩點間的大地方位角，由于白塞爾大地問題反算公式比較復(fù)雜，還涉及到迭代計算收斂的問題，同時也為了更加直觀地觀察方向值精度，本文使用站心坐標(biāo)系和空間直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換來求解大地方位角。

2.1真實坐標(biāo)計算的大地方位角

設(shè)主控點為A，零方向副控點為B，A點三維空間直角坐標(biāo)為（XA，YA，ZA）、經(jīng)緯度坐標(biāo)為（BA，LA，HA），B點三維空間直角坐標(biāo)為（XB，YB，ZB），則A，B兩點間的基線向量（△XAB，△YAB，△ZAB）為建立以主控點A為站心的站心地平坐標(biāo)系，求解B點在該站心地平坐標(biāo)系中的三維直角坐標(biāo)xB、yB、zB為則AB方向的大地方位角[2]為2.2廣播星歷下的GPS大地坐標(biāo)計算的大地方位角[3]設(shè)廣播星歷下求解的坐標(biāo)主控點為A′，零方向副控點為B′，A′點三維空間直角坐標(biāo)為（X′A，Y′A，Z′A）、經(jīng)緯度坐標(biāo)為（B′A，L′A，h′A），B點坐標(biāo)為（X′B，Y′B，Z′B）。A、B兩點的基線向量是由GPS相對定位測得，其精度很高，由于A、B兩點位置沒有變化，所以在三維空間直角坐標(biāo)系中，兩點間的基線向量A'B!"'=A!"B，所以有α'AB的公式仍然比較復(fù)雜，但通過公式可以看出當(dāng)△B與△L都趨近于零時，趨近于αAB。WGS-84坐標(biāo)系中，中國屬于北緯國家，國內(nèi)地區(qū)經(jīng)度1秒約為23.6m，緯度1秒約為30.9m，而GPS接收機(jī)廣播星歷得到的大地坐標(biāo)精度約為4m以內(nèi)，所以△L≤0.169s，△B≤0.129s。正弦與余弦函數(shù)均是平滑曲線，上式中分母也不存在等于0的情況，所以當(dāng)△L與△B的絕對值均在0.2s以內(nèi)時，可以認(rèn)為α'AB≈αAB。

3.數(shù)據(jù)分析

前面由大地方位角的計算公式（5）分析可知，廣播星歷下的大地坐標(biāo)作為已知點解算的大地方位角與真實坐標(biāo)作為已知點解算得到的方位角基本相同，下面就這個公式進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬，計算結(jié)果（如表1所示）。同時假設(shè)BA′=BA+△B，LA′=LA+△L，則有（4）由表1計算結(jié)果可以看出，當(dāng)主控點測量值A(chǔ)i（i=1,2,3…）與真實值A(chǔ)的距離差值△S越大，大地方位角差值也增大，大地方位角的限差視設(shè)備的精度而定，已知方向誤差需要在3″以內(nèi)，如表所示主控點距離差達(dá)到41m時，大地方位角誤差僅為0.4″，所以廣播星歷解算的大地坐標(biāo)可以作為大地方位角的已知值進(jìn)行計算。

4.結(jié)束語

通過本文的公式推導(dǎo)和數(shù)據(jù)證明，可以得出：GPS靜態(tài)觀測得到的觀測值，在沒有測站基準(zhǔn)值情況下，使用廣播星歷中大地坐標(biāo)進(jìn)行解算得到的已知方向與使用基準(zhǔn)值得到的已知方向相同。

參考文獻(xiàn)：

【1】周忠謨，易杰軍，周琪.GPS衛(wèi)星測量原理與應(yīng)用[M].北京：測繪出版社，2002.

【2】郭福生.靶場使用測繪技術(shù)[M].北京:國防工業(yè)出版社，2008.

【3】[奧]霍夫曼-韋倫霍夫，等.全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)[M].北京：測繪出版社，2009.

作者:郝海明 潘珂 單位：云南英華地信科技有限公司