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摘要:导航型GPS其精度为米级,但其价格低廉、轻便,在土地、水利、电力等得到广泛的应用。笔者曾利用手持GPS接收机测量500KV线路,进行坐标转换,取得了较好的成果,圆满的完成了测量任务。
关键词:导航型GPS;坐标转换;
0 引 言
受某电力部门委托,进行500KV超高压线路测量,最终形成所辖区输电电路的电子地图用于GIS开发,用于巡查线路之用。根据要求,采用采用几种小比例尺基础数据等进行叠加合并处理,采用西安80坐标系。要求须将500KV超高压输电线路进行更新。由于其长度(几十至几百公里),利用高精度的GPS接收机进行测量,基准站与流动站距离要求最远十几公里,频繁设站,工作繁琐,而且在强电磁波干扰下,精度未必达到理论值。在500KV输电塔位的定位精度要求不高的情况下,利用手持GPS接收机进行测量。
1 GPS数据的转换
首先在所测线路附近找已知点,用手持GPS测量输电线路的同时测量这些点。手持GPS测得的为84椭球的大地坐标,一般用于生产的为54或80直角坐标,因此须将测量的塔位进行坐标转换,具体流程见下表。
1)地球坐标系内空间直角坐标与大地坐标的换算
(1)
其中,, 为84椭球的卯酉圈半径,
、 为84椭球的长轴和短轴半径,H 为大地高。
2)不同空间直角坐标间的坐标换算
(2)
上式即为著名的Bursa-Wolf模型,其中 为84系和80系两空间直角坐标系7个转换参数, 为84系坐标轴绕80系的OZ 、OY、 OX轴的旋转角(欧拉角), 为原点平移量, 为尺度比。在精度要求不高的情况下利用3参数( )转换即可。
3)同一坐标系内空间直角坐标与大地坐标的换算
(3)
其中, 。
4)点的平面坐标公式
(4)
(5)
其中,X为自赤道量起的子午线弧长, , , 。
上述是转换的具体步骤,具体通过软件(MapGis等)即可实现。在公式(2)中利用两个已知点的不同空间直角坐标间的坐标即可完成全过程转换。但在实际应用中,因为500KV 线路程网状分布,且线路较长,因此在线路周围多选些控制点利用多余观测来逐区域转换。所谓逐区域转换,是因为对于辽宁省来说84坐标与80坐标相比偏于东北,但不同地区偏移量不同,相差较大。因此局部转换对提高测点的精度有积极意义。
2 数据的应用
利用轻便的手持GPS接收机将所测数据利用MapSource软件将其读出,利用ArcGIS
进行坐标系统的转换,叠合于底图,删除矛盾点,同时将属性数据(塔名、鸟害区、雷击区)、多媒体(视频)数据加于其上用于GIS的进一步开发。
3 展望
对于手持GPS来说,其轻便、体积小、重量轻且价格低因而得到广泛的应用。米级精度对于导航来说,满足要求。如采用一定的计算方法,可使其数据精度有所提高。在这里可以设想如果采用精密星历及钟差来进行计算,其精度可提高一个数量级。
参考文献:
[1] 王占武.唐双宁手持GPS在道路线形测量中的应用[J],2010
[2] 潘颖欣. GPS定位导航和授时产品的开发 [D] 南京航空航天大学, 2002.
[3] JAMES BAO-YEN TSUI Fundamentals of Global Positioning System Receivers A Software Approach[M],電子工业出版社,2007.9
[4] 高伟.电力线路巡检管理系统的研究[D],重庆大学, 2004
[5] 孔祥元 郭际明 刘宗泉.大地测量学基础[M],武汉大学出版社2005,12.
关键词:导航型GPS;坐标转换;
0 引 言
受某电力部门委托,进行500KV超高压线路测量,最终形成所辖区输电电路的电子地图用于GIS开发,用于巡查线路之用。根据要求,采用采用几种小比例尺基础数据等进行叠加合并处理,采用西安80坐标系。要求须将500KV超高压输电线路进行更新。由于其长度(几十至几百公里),利用高精度的GPS接收机进行测量,基准站与流动站距离要求最远十几公里,频繁设站,工作繁琐,而且在强电磁波干扰下,精度未必达到理论值。在500KV输电塔位的定位精度要求不高的情况下,利用手持GPS接收机进行测量。
1 GPS数据的转换
首先在所测线路附近找已知点,用手持GPS测量输电线路的同时测量这些点。手持GPS测得的为84椭球的大地坐标,一般用于生产的为54或80直角坐标,因此须将测量的塔位进行坐标转换,具体流程见下表。
1)地球坐标系内空间直角坐标与大地坐标的换算
(1)
其中,, 为84椭球的卯酉圈半径,
、 为84椭球的长轴和短轴半径,H 为大地高。
2)不同空间直角坐标间的坐标换算
(2)
上式即为著名的Bursa-Wolf模型,其中 为84系和80系两空间直角坐标系7个转换参数, 为84系坐标轴绕80系的OZ 、OY、 OX轴的旋转角(欧拉角), 为原点平移量, 为尺度比。在精度要求不高的情况下利用3参数( )转换即可。
3)同一坐标系内空间直角坐标与大地坐标的换算
(3)
其中, 。
4)点的平面坐标公式
(4)
(5)
其中,X为自赤道量起的子午线弧长, , , 。
上述是转换的具体步骤,具体通过软件(MapGis等)即可实现。在公式(2)中利用两个已知点的不同空间直角坐标间的坐标即可完成全过程转换。但在实际应用中,因为500KV 线路程网状分布,且线路较长,因此在线路周围多选些控制点利用多余观测来逐区域转换。所谓逐区域转换,是因为对于辽宁省来说84坐标与80坐标相比偏于东北,但不同地区偏移量不同,相差较大。因此局部转换对提高测点的精度有积极意义。
2 数据的应用
利用轻便的手持GPS接收机将所测数据利用MapSource软件将其读出,利用ArcGIS
进行坐标系统的转换,叠合于底图,删除矛盾点,同时将属性数据(塔名、鸟害区、雷击区)、多媒体(视频)数据加于其上用于GIS的进一步开发。
3 展望
对于手持GPS来说,其轻便、体积小、重量轻且价格低因而得到广泛的应用。米级精度对于导航来说,满足要求。如采用一定的计算方法,可使其数据精度有所提高。在这里可以设想如果采用精密星历及钟差来进行计算,其精度可提高一个数量级。
参考文献:
[1] 王占武.唐双宁手持GPS在道路线形测量中的应用[J],2010
[2] 潘颖欣. GPS定位导航和授时产品的开发 [D] 南京航空航天大学, 2002.
[3] JAMES BAO-YEN TSUI Fundamentals of Global Positioning System Receivers A Software Approach[M],電子工业出版社,2007.9
[4] 高伟.电力线路巡检管理系统的研究[D],重庆大学, 2004
[5] 孔祥元 郭际明 刘宗泉.大地测量学基础[M],武汉大学出版社2005,12.