GPS工程控制网数据处理方法研究及软件研制

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）。

目录

文摘

英文文摘

声明

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

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果