一种倾斜地面坐标测量方法技术

本发明专利技术提供一种倾斜地面坐标测量方法，属于地面测绘技术领域。本发明专利技术的方法为通过RTK法测量待测点，直接计算待测点的坐标，以待测点的坐标的计算结果作为初值进行间接迭代计算，计算出实测大地纬度B，根据实测大地纬度B计算出实测高程H。本发明专利技术的方法的精度明显优于现有技术方法的精度，同时不受大地高H的影响。

A Method for Measuring Inclined Ground Coordinates

The invention provides a method for measuring inclined ground coordinates, which belongs to the technical field of ground surveying and mapping. The method of the invention is to measure the point to be measured by RTK method, calculate the coordinates of the point to be measured directly, calculate the measured geodetic latitude B indirectly by using the calculated results of the coordinates of the point to be measured as the initial value, and calculate the measured geodetic latitude B, and calculate the measured elevation H according to the measured geodetic latitude B. The precision of the method of the present invention is obviously better than that of the existing technical method, and is not affected by the high H of the earth.

【技术实现步骤摘要】
一种倾斜地面坐标测量方法
本专利技术涉及地面测绘
，具体涉及一种倾斜地面坐标测量方法。
技术介绍
传统的倾斜测试地面点坐标的测量方法是通过磁传感器x和y轴延伸两个虚拟的点和GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)点三点定位的原理来计算获取，这种测试地面点的方法需要求解三元二次方程，算法复杂，并且在计算过程中也可能损失地面点坐标的精度。现在常见的倾斜测试地面点坐标的测量方法是RTK法，RTK(Real-timekinematic，实时动态)载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。具体为通过RTK获取GPS定位信息和倾角姿态信息，然后利用矢量变换计算地面点坐标。但是此方法受限于大地高H的影响，当H大于一定阈值时，计算误差变大，影响地面点坐标精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术直接求解的方法易受到大地高H的影响的问题而设计。为了解决上述技术问题，本专利技术所提供的技术方案包括：一种倾斜地面坐标测量方法，所述方法为：通过RTK法测量待测点，直接计算待测点的坐标，以待测点的坐标的计算结果作为初值进行间接迭代计算，计算出实测大地纬度B，根据实测大地纬度B计算出实测高程H。进一步的，所述方法中实测大地纬度的计算式为：B＝atan2(Z+b*e’^2*sin(theta)^3,sqrtxy-a*e^2*cos(theta)^3)；实测高程H的计算式为：H＝sqrtxy*cos(B)+Z*sin(B)-N*(1-e^2*sin(B)^2)其中，atan2为atan2(y，x)函数，表达的是坐标原点为起点，指向(x,y)的射线在坐标平面上与x轴正方向之间的角的角度，X、Y、Z为地心地固坐标系中的坐标值，e为椭球第一偏心率，e’为椭球第二偏心率，a、b分别为椭球的长半袖和短半轴，sqrtxy等于theta等于进一步的，所述方法中通过RTK法测量待测点，直接计算待测点的坐标的过程具体包括：步骤1：实时获取RTK天线中的GPS定位点的大地坐标B_gps,L_gps,H_gps；步骤2：实时获取RTK倾角模块的姿态yaw,pitch,roll；步骤3：将待测点坐标转换成以GPS点为坐标原点的东北天坐标系下的坐标值，得到E1,N1,U1；步骤4：将GPS定位点的大地坐标系坐标转换到地心地固坐标系中的坐标值，得到X1,Y1,Z1；步骤5：计算东北天坐标系在地心地固坐标系下的坐标投影dX,dY,dZ；步骤6：计算待测点在地心地固坐标系下的坐标值X,Y,Z。进一步的，所述方法中步骤3的结果具体为：E1＝(sin(yaw)*sin(roll)+cos(roll)*sin(pitch)*cos(roll))*locN1＝(-sin(yaw)*cos(roll)+cos(roll)*sin(pitch)*sin(roll))*locU1＝cos(yaw)*cos(pitch)；loc为测试杆长在U轴的坐标值。进一步的，所述方法中步骤4的结果具体为：X1＝(N+h)*cos(B_gps)*cos(L_gps)Y1＝(N+h)*cos(B_gps)*sin(L_gps)Z1＝(N*(1-e2)+h)*sin(L_gps)；h为大地高H_gps，N为卯酉圈曲率半径。进一步的，所述方法中步骤5的结果具体为：D＝M*[E,N,U]'dX＝D1dY＝D2dZ＝D3M为转换矩阵，phi为大地纬度，lambda为大地经度，M＝[-sin(lambda),-sin(phi)*cos(lambda),cos(phi)*cos(lambda)；cos(lambda),-sin(phi)*sin(lambda),cos(phi)*sin(lambda)；0,cos(phi),sin(phi)]。进一步的，所述方法中步骤6的结果具体为：X＝X1+dX；Y＝Y1+dY；Z＝Z1+dZ。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：本专利技术提供一种经过改善的方法，增加间接迭代算法，利用RTK法直接求解的结果作为间接迭代法的初值，进行迭代运算。本专利技术的方法的精度明显优于现有技术方法的精度，同时不受大地高H的影响。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例1中RTK法测量并直接求解待测点坐标的流程图。图2为实施例1中东北天坐标系在地心地固坐标系下的坐标投影示意图。图3为实施例1中间接迭代法的推导过程示意图。图4为实施例2中的高度误差示意图。图5为实施例2中的纬度误差示意图。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。实施例1如图1所示，首先通过RTK法测量并直接求解待测点坐标，步骤包括步骤一至步骤六，具体如下：步骤一：实时获取RTK天线中的GPS定位点的大地坐标(B_gps,L_gps,H_gps)。步骤二：实时获取RTK倾角模块的姿态(yaw,pitch,roll)。步骤三：将待测点坐标转换成以GPS点为坐标原点的东北天坐标系(ENU)下的坐标值，得到(E1,N1,U1)。loc为测试杆长在U轴的坐标值。E1＝(sin(yaw)*sin(roll)+cos(roll)*sin(pitch)*cos(roll))*locN1＝(-sin(yaw)*cos(roll)+cos(roll)*sin(pitch)*sin(roll))*locU1＝cos(yaw)*cos(pitch)步骤四：将GPS定位点的大地坐标系(BLH)坐标转换到地心地固坐标系(ECEF)中的坐标值。得到(X1,Y1,Z1)，h为大地高H_gps，N为卯酉圈曲率半径。X1＝(N+h)*cos(B_gps)*cos(L_gps)Y1＝(N+h)*cos(B_gps)*sin(L_gps)Z1＝(N*(1-e2)+h)*sin(L_gps)步骤五：如图2所示，计算东北天坐标系(ENU)在地心地固坐标系(ECEF)下的坐标投影(dX,dY,dZ)。D＝M*[E,N,U]'dX＝D1dY＝D2dZ＝D3M为转换矩阵，phi为大地纬度，lambda为大地经度。M＝[-sin(lambda),-sin(phi)*cos(lambda),cos(phi)*cos(lambda)；cos(lambda),-sin(phi)*sin(lambda),cos(phi)*sin(lambda)；0,cos(phi),sin(phi)]步骤六：计算待测点在地心地固坐标系(ECEF)下的坐标值(X,Y,Z)。X＝X1+dXY＝Y1+dYZ＝Z1+本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种倾斜地面坐标测量方法，其特征在于，所述方法为：以RTK法测量待测点，直接计算待测点的坐标；以所述待测点的坐标的计算结果作为初值进行间接迭代计算，计算出实测大地纬度B；根据实测大地纬度B计算出实测高程H。

【技术特征摘要】
1.一种倾斜地面坐标测量方法，其特征在于，所述方法为：以RTK法测量待测点，直接计算待测点的坐标；以所述待测点的坐标的计算结果作为初值进行间接迭代计算，计算出实测大地纬度B；根据实测大地纬度B计算出实测高程H。2.如权利要求1所述的倾斜地面坐标测量方法，其特征在于，所述方法中实测大地纬度的计算式为：B＝atan2(Z+b*e’^2*sin(theta)^3,sqrtxy-a*e^2*cos(theta)^3)；实测高程H的计算式为：H＝sqrtxy*cos(B)+Z*sin(B)-N*(1-e^2*sin(B)^2)其中，atan2为atan2(y，x)函数，表达的是坐标原点为起点，指向(x,y)的射线在坐标平面上与x轴正方向之间的角的角度，X、Y、Z为地心地固坐标系中的坐标值，e为椭球第一偏心率，e’为椭球第二偏心率，a、b分别为椭球的长半轴和短半轴，sqrtxy等于theta等于3.如权利要求2所述的倾斜地面坐标测量方法，其特征在于，所述方法中通过RTK法测量待测点，直接计算待测点的坐标的过程具体包括：步骤1：实时获取RTK天线中的GPS定位点的大地坐标B_gps,L_gps,H_gps；步骤2：实时获取RTK倾角模块的姿态yaw,pitch,roll；步骤3：将待测点坐标转换成以GPS点为坐标原点的东北天坐标系下的坐标值，得到E1,N1,U1；步骤4：将GPS定位点的大地坐标系坐标转换到地心地固坐标系中的坐标值，得到X1,Y1,Z1；步骤5：计算东北天坐标系在地心地固坐标系下的坐标投影dX,dY,dZ；步骤6：计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚文杰，李振亚，刘凡，
申请(专利权)人：深圳市华信天线技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44