论文总字数：64209字

摘 要

随着GPS技术的高速发展，对数据处理的进程提出了更高的要求。网平差作为GPS数据处理中重要的一个环节，对最终结果有着至关重要的影响。本文以网平差处理过程的理论和算法为主要研究内容，通过计算点的坐标并与商用软件之间进行对比，结果满足预期的精度要求，实现了基于VS平台的网平差软件的设计。

文章介绍了GPS常用控制网及相互之间转换的原理，主要研究了GPS控制网平差的理论和算法公式，涉及到三维自由网平差、以平面坐标之差为虚拟观测值与以平面二维基线向量为观测值的二维约束平差，通过VS自带C#语言实现网平差的算法并编写程序，最后利用东南大学九龙湖校区的测量数据，与HGO软件处理结果进行比较，结果表明：(1)在三维无约束平差中，自编软件与商用软件误差均在厘米级；(2)二维约束平差时，在x方向误差为厘米级，在y方向误差为毫米级。

上述结论证明自编软件与商用软件结果一致，表明软件在算法上的正确，能够满足实际生产的需要。

关键词：GPS网平差、三维无约束平差、二维约束平差、坐标转换

Abstract

With the rapid development of GPS technology, high requirements are placed on GPS processing accuracy. Network adjustment is an important part of GPS data processing and has a crucial impact on the final result. In my article, the theory of network adjustment process are the main research contents. By comparing the coordinates of control points with commercial software, the expected accuracy requirements are met, and the design of network adjustment software based on VS platform is realized.

The article introduces the principle of GPS common control network and mutual conversion, focusing on the GPS control network adjustment theory and algorithm, including three-dimensional unconstrained adjustment and the observation of the plane two-dimensional baseline vector and the difference between plane coordinates. The two-dimensional constrained adjustment of the observations is realized by using the C# language to realize the algorithm of Wang Ping and writing the program. Finally, using the measurement data of the Southeast University Jiulonghu Campus, the results are compared with the HGO software processing results. The results show that: (1) In the constraint adjustment, the error between the self-compiled software and the commercial software is in the centimeter level; (2) when the two-dimensional constraint is adjusted, the error in the x direction is centimeter, and the error in the y direction is millimeter.

The above conclusions prove that the self-compiled software is consistent with the commercial software results, indicating that the software is correct in the algorithm and can meet the needs of actual production.

KEY WORDS: GPS network adjustment, three-dimensional unconstrained adjustment, two-dimensional constraint adjustment, coordinate transformation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 论文的背景与研究意义 1

1.2 国内外研究现状以及趋势 2

1.3 本文的研究内容 3

第二章 GNSS工程控制网使用坐标系以及转换 4

2.1 GPS中常用坐标系 4

2.1.1 WGS-84坐标系 4

2.1.2 1980西安坐标系 5

2.1.3 CGCS2000坐标系 6

2.2 坐标系之间转换 7

2.2.1 大地坐标系转换为空间直角坐标系 7

2.2.2 空间直角坐标系转换为大地坐标系 10

2.2.3 空间大地坐标系转换为平面直角坐标系 10

2.2.4 两个空间直角坐标系之间转换 12

2.2.5 两个平面直角坐标系之间转换 12

第三章 GNSS控制网三维无约束平差模型 14

3.1 数学模型 14

3.1.1 函数模型 14

3.1.2 随机模型 16

3.2 误差检验 16

3.2.1 单位权方差的检验 16

3.2.2 基线向量改正数 17

3.2.3 点位中误差 17

第四章 GNSS控制网二维约束平差模型 19

4.1 平面的二维向量作为观测值的约束平差法 19

4.2 平面坐标差作为虚拟观测值的约束平差法 21

第五章 网平差软件研制 22

5.1 引言 22

5.2 程序设计 22

5.3 软件界面 22

5.4 算例验证 23

第六章 结论与展望 29

6.1 结论 29

6.2 展望 29

参考文献 31

致 谢 33

附 录 34

第一章 绪论

1.1 论文的背景与研究意义

美国国防部在经过评价早些时期的海军导航卫星系统的性能及优缺点之后，于1973年12月开始研究新一代的卫星导航系统——导航卫星定时测距全球定位系统，简称GPS系统^[1]。因为该系统可以向全球各地的用户持续不断地提供精度很高的全天候的三维速度、三维坐标和时间之类的信息，因此大量应用于车辆、船舶和各种载具的导航之中，信息传播与大地测量等领域，给测绘学科带来了巨大的变革^[2]。从发展趋势看，GPS卫星导航定位技术将更加深入和普及到人民的日常生活和国家的经济建设中。

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