GPS测量中坐标系统及坐标系的转换

GPS在测量领域得到广泛应用,WGS-84是目前所采用的坐标系统,而我们目前的测量成果普遍使用的是以1954年北京坐标系统或是地方(任意)独立坐标系为基础的坐标数据。介绍了将GPS所采集到的WGS-84坐标转换成工程所需坐标的过程。将空间直角坐标系转换成大地坐标系,得到大地坐标,将大地坐标系转换成高斯坐标系,得到高斯坐标,将高斯坐标系转换成任意独立坐标系,得到独立坐标。     

球近似地形改正的研究分析

本文视大地水准面为球面,以计算点向径为半径,将地形分为布格球壳和球面粗糙地形,分别给出球坐标下对地面重力值的地形改正公式,并与局部地形和布格板对重力改正的计算值进行比较。结果表明,球近似粗糙地形改正与局部地形改正之间存在差异,平坦地区差异较小,在地形高超过1 000 m的山区,差异在05 mGal以上。球近似粗糙地形影响计算,易于扩展积分范围,比局部地形改正更能体现精细信息,并符合地球实际形状。布格球壳和布格板改正计算值趋势相近,幅度存在明显差异。     

空间测角网三维平差

空间测角网三维平差,就是根据观测的水平方向值和垂直角计算出各方向间不受坐标系约束的空间角,将由空间角组成的空间测角网纳入参心空间直角坐标系中进行平差,求得待定点的参心空间直角坐标、大地经纬度、高斯坐标和高程。这样,既可克服需将测站坐标系和参心空间直角坐标系相联系而进行天文观测的弊端,又可使平差值免受垂线偏差的影响,从而开拓了三维平差的应用前景。     

GPS单历元阻尼LAMBDA算法在水库形变监测中的应用

形变监测点近似坐标的概略精度指标为GPS单历元定位提供了有利条件,结合水库形变监测点形变特征,采用平滑处理方法,“GPS单历元阻尼LAMBDA算法”可用于静态形变测量．这就将以往的“静态监测模式”与“动态监测模式”统一为“动静态监测模式”。采用模拟实验和清江隔河岩大坝实测数据检验了“动静态模式”的有效性,结果表明：单历元定位精度优于2cm,两小时观测数据的平滑坐标可以达到3mm的定位精度。同时讨论了具有两个基准站的数据处理方法,比较了单基准站与双基准站对监测点定位精度的影响。     

GPS地壳形变监测网应变解算方法与程序设计

分析了在平面直角坐标系和大地坐标系内解算应变的方法及其特点,并以Matlab为开发平台,研制出一套在平面直角坐标系和大地坐标系中解算应变的程序GPSstrain。利用GPS监测网测站位移(速率),该程序能够解算剪切应变(γ1、γ2)、面应变、块体旋转、主应变及其方向、最大剪切应变及其方向,同时也可解算出这些应变分量的误差。另外该程序还具有高斯投影解算功能,根据各测站坐标能够自动形成所有的Delaunay三角形,并以图形方式显示。最后以实际算例给出了该解算程序的部分结果,并进行了初步的分析和讨论。     

空间测边网三维平差

对由观测的空间边长组成的空间测边网进行三维平差,可以获得待定点的三维坐标,从而省去高程测量和繁琐的概算。这种平差方法已有人论及,但仅限于工测网,且由于平差在独立空间直角坐标系中进行,使它在应用上发生了困难。本文提出将空间测边网纳入参心空间直角坐标系中进行平差,使得起算数据和平差结果与常用的大地经纬度、高斯坐标和高程联系起来,从而开拓了它的应用前景。本方法不仅适用于工测网和图根网,也适用于大地网。     

2000国家大地坐标系下三角网平差技术研究

原国家大地控制网成果是参心坐标系(1980西安坐标系)成果,而2000国家大地坐标系是地心坐标系,参心坐标系下成果需通过各种改正与网平差,才能得到2000国家大地坐标系成果.叙述了2000国家大地坐标系下三角网平差的技术方法、空间网数据处理和地面网数据归算,介绍了平差模型和精度估计的方法,利用实例进行了平差计算,对结果进行了对比分析,并利用实测数据对平差结果进行了验证,取得了良好的效果,为2000国家大地坐标系统的推广应用提供了良好基础.     

GNSS基线向量与点位协方差传播方法的等价性

在GNSS控制网平差和点位测量中,需将GNSS基线向量协方差和点位协方差在不同坐标系间进行传播。推导了GNSS基线向量协方差从高斯平面直角坐标系到大地坐标系、再到空间直角坐标系的严密和简化传播公式,研究了GNSS基线向量协方差和点位协方差传播的等价性和统一性。理论和算例证明,推导的传播公式是正确的,可用点位协方差传播公式代替复杂的基线向量协方差传播公式,基线向量协方差和点位协方差在空间直角坐标系与高斯平面直角坐标系间的传播,都可统一到形式简单的空间直角坐标系与站心直角坐标系间的传播。     

GPS变形监测中提取大变形量的单历元解算方法研究

提出一种综合利用宽巷组合观测值与L₁观测值提取测站大变形量的GPS单历元变形监测方法。充分利用变形监测点已知以及模糊度之间的线性相关性等特点,通过ARCE算法对测站先验坐标计算出的部分宽巷模糊度进行±1周的搜索,正确固定所有宽巷模糊度后提取监测点粗略变形量,再利用L₁观测值进一步提取剩余变形量。通过实例验证,本方法有效、可靠,在变形量较大的情况下能取得很好的效果。     

斜轴墨卡托投影在京沈高铁中的应用

一、问题的提出 高速铁路工程控制测量的特点是线路长,其施工主要是沿着一条或者几条窄带状范围内进行,同时高速铁路施工对控制网有很高的精度要求,其工程控制测量坐标系统投影长度变形值σ〈1：100000。对于东西走向的铁路,在实际高速铁路工程控制网测量中,利用国家统-3°或者6°高斯平面直角坐标系,边长的两次归算大多满足不了精度要求。     

地形变应变张量矩阵的不变量分析

在给出正交曲线坐标系的有关位移向量及其全微分、位移梯度矩阵、应变张量矩阵的普适表达式的基础上,又给出了任意两种正交曲线坐标系下的应变张量矩阵的普适转换表达式,并指出:由于该变换矩阵为正交矩阵,故应变张量矩阵为相似矩阵。并对应变张量矩阵的几何物理性质进行了分析,指出任何一种正交曲线坐标系的应变张量矩阵都具有唯一不变的主应变特征多项式,由该矩阵的主应变特征值方程皆可求得地壳质点处的主应变及其主方向,由主方向单位向量又可把该矩阵化为以主应变为对角元素的对角矩阵,该矩阵及其对角矩阵的迹皆为该质点处的体应变,该矩阵的行列式等于该质点处3个主应变的乘积,这些几何物理量皆为该质点处的地应变不变量。     

固体潮对测站位移影响的理论研究

重新推导了IERS2 0 0 0中关于固体潮对测站位移影响的所有公式 ,指出 :在时间域内二阶和三阶引潮力位对测站位移影响的公式中 ,理论上应以测站地心距代替地球赤道半径。利用最新的精密引潮位展开代替IERS2 0 0 0采用的Cartwright&Tayler(1971)潮汐展开 ,重新计算了田谐潮波和带谐潮波的相对频率特性的改正。计算表明 ,以上两种修正在亚毫米量级上与IERS2 0 0 0存在差异 ,这在目前的空间大地测量技术中是必须考虑的。     

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利用GPS地形变资料在大地坐标系中计算应变

根据正交曲线坐标中应变张量的定义,得到了用大地坐标在椭球面上计算应变的方法。由此可直接利用ＧＰＳ或其他３维大地测量技术得到的位移或其他形变量计算地应变。这一方法克服了利用平面坐标作计算的限制,无投影误差影响。本文给出了用首都圈ＧＰＳ地形变监测网１９９５～１９９６年椭球面上的位移求得的应变量。     

利用双阳台水管观测资料检测地球自由振荡

基于双阳台水管倾斜仪的数字化观测资料，利用功率谱密度估计方法，在没有对资料进行去固体潮处理的情况下，准确获得了2004年12月26日苏门答腊大地震激发的0S3～0S31基频球型自由振荡。并与PREM模型的理论自由振荡周期进行了对比，发现实测振荡周期与PREM预测的振荡周期相吻合，除0S3、0S4振型的观测周期和PREM模型理论周期的相对误差大于0.3%外，其他振型的观测周期和PREM模型理论周期的相对误差大都集中在0.1%左右。同时还检测到了5个谐频球型振荡和8个环型振荡。     

用GPS位移资料计算应变方法的讨论

目前使用相同或类似的GPS资料求应变,不同研究者给出的结果会有显著差别。为此,对用GPS位移(或速度)资料计算应变(或应变速率)的方法进行了研讨。分析后认为,应变计算可以归结成两大类第一类是利用测点附近资料直接求微分或微分的加权平均值的直接计算法;第二类是用解析曲线拟合观测的位移,然后根据该曲线提供的总的趋势求测点的微分值的位移拟合法,这类方法在拟合中又可以分成整体拟合和分片拟合两种。应变计算应该在球面坐标系下进行,根据研究对象和要求,选择适当的方法。     

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地壳中的应力场及一些诱震因素

把地球考虑为在径向上由ｎ层具有不同物理—力学性质的物质所组成的球体，由此出发，推导了计算地壳中由地球自重、匀速自转、天体引力、地球自转速度变化所产生的位移场和应力场的公式。对由地壳和地幔以下物质所组成的二层体情形进行了详细推演，数值计算表明：作为诱震因素，天体引力特别是月亮对地球的引力似乎比地球自转速度变化所起的作用更大     

约束总体最小二乘在点云拼接中的应用

在两站点云拼接的大角度空间直角坐标转换问题中,由于拟合靶标球心坐标值在两套扫描测站坐标系下均存在误差,提出基于约束总体最小二乘的点云拼接方法,建立附有约束条件的变量中的误差模型,对观测向量和系数阵同时进行修改。经算例证明,与传统的约束最小二乘法相比,可得到更加合理的模型和更高精度的参数解