科傻GPS平差软件说明书

1、科 傻 系 统 ( C O S A ) 系 列 软 件GPS工程测量网通用平差软件包(CosaGPS V5.1)使用说明书2007年 11月Email:版权所有不得翻录目录目录1 .简介1.1功能全面1.2整体性好1.3解算容量大，运算速度快1.4操作简明，使用方便2“文件”下拉菜单2.1工程与文件2.2 “文件”菜单项2.2.1新建2.2.2打开2.2.3关闭2.2.4保存2.2.5另存为2.2.6新建工程2.2.7打开工程2.2.8打印2.2.9打印预览打印设置退出3. “ GP数据处理”下拉菜单 3.1已知数据3.1.1三维已知坐标 错误!未定义书签3.1.2二维已知坐标3.1.3 维高

2、程点3.1.4输入地面边长3.1.5输入地面方位3.2基线数据3.3 GP三维向量网平差（无约束平差或约束 平差）3.4二维网联合/约束平差3.4.1 联合/约束平差3.4.2输出用户自定义任意两点相对精 度3.5椭球面上三维平差3.6工程网（一点一方向）平差3.7 GPS高程拟合 3.8 GPS三维秩亏自由网平差 3.9稳定性分析3.10设置4. “查看”下拉菜单5. “工具”下拉菜单5.1闭合差计算5.2重复基线差5.3网图显绘5.4贯通误差影响值计算 5.5 GPS网设计5.6 输出AutoCAD式的GP网图6. “坐标转换”下拉菜单6.1 XZ-BLH6.2 BLH->XYZ6.

3、3 BL->XY6.4 XY- >BL6.5 XY1->XY26.6 XYZ1->XYZ26.7高程面坐标变换 7. “帮助”下拉菜单附录1.功能菜单框图附录2.算例及说明 错误!未定义书签附录3.基线解文件格式说明 附录4.方向及经纬度的角度格式说明附录5.简要操作步骤1 .简介基于全球卫星定位系统（GPS）的现代测量理论 和技术改变了传统的测量模式，使工程测量行业 发生了革命性变化，测量外业工作自动化程度大 大提高，测量内业软件的作用更加重要。为了满 足工程测量单位对 GPS数据处理的要求，在分析 研究GPS数据处理理论的基础上，我们研制了自 主版权的CosaGPS

4、软件系统，该软件具有如下特 点：八、1.1 功能全面软件具有在世界空间直角坐标系（WGS-84）进行三维向量网平差 （无约束平差和约束平差） 、在 椭球面上进行卫星网与地面网三维平差、在高斯 平面坐标系进行二维联合平差、针对工程独立网 的固定一点一方向的平差、高程拟合等功能，并 带有常用的工程测量计算工具，可以实现各种坐 标转换。1.2 整体性好全部软件集成在统一的环境下， 编辑器、文档、 图形、数据处理模块均自主编写；采用多文档， 可同时处理多项任务；采用工程管理模式，可方 便进行各类数据的操作。1.3 解算容量大，运算速度快软件设计采用节省内存的快速算法， 在现有的 大部分微机上 (Win

5、ows98,Windows2000,WindowsX)可整体解 算数千个控制点的GPS空制网，内存不够时则采 用外存作缓冲，因而还可解算更大规模的GPS工程网。1.4 操作简明，使用方便在 WIN95/98/2000/XP 系统环境下运行，可采 用表格方式或文本方式进行数据录入，大部分操 作采用“傻瓜“式选项。对于输入量较少的已知 数据和参数，采用表格方式输入；对于大批量的 数据，则采用文件方式输入。表格方式输入时， 屏幕上显示格式如图 1.1 。输丸二堆包知坐标图1.1输入数据表表格中各列的宽度可以改变，将鼠标移到表格 中各列标题的结合处，按下左键拖动，调节到合 适的宽度即可。表格中的行数是

6、不受限制的，输 满后将向上滚动，底下弹出新的空白行。表格式 输入的数据被保存到文本文件（文件名参见2.1）， 用户也可直接对相应的文本文件 （例如：工程名. GPS3dKnow nXYZ进行修改，重新进入表格后，表 格中的数据将自动进行更新。表格中各列的宽度可以改变，将鼠标移到表格 中各列标题的结合处，按下左键拖动，调节到合 适的宽度即可。表格中的行数是不受限制的，输 满后将向上滚动，底下弹出新的空白行。表格式 输入的数据被保存到文本文件（文件名参见2.1）， 用户也可直接对相应的文本文件 （例如：工程名. GPS3dKnow nXYZ进行修改，重新进入表格后，表 格中的数据将自动进行更新。文

7、件方式输入数据时，可以使用本系统的编辑 器，也可以使用其它的文本编辑器（比如记事本、 书写器、Word等，应选择纯文本方式），其操作基 本相同，可以使用快捷键（复制：Ctrl+C，粘贴: Ctrl+V）,或者点击鼠标右键后，根据弹出的快 捷菜单进行操作，也可以利用屏幕顶部的“编辑” 菜单进行文本处理。对文件编辑完毕后，用屏幕 顶部的“文件”-“保存”菜单进行同名保存（与 鼠标点击匸相同）或用“另存为”保存为另一文 件名。系统主菜单参见图1.2。儈CaSa£PS-GPSM据处理通用软件包V5. D文件GF薇据处理 查看逍 工具 坐标转按© 帮助®L 0 M |匕幫裁

8、图1.2 系统主菜单2. “文件”下拉菜单2.1工程与文件工程是指某项确定的任务，它是所有与之相关文档的集合， 其中单个的文档称为文件，相关的文件通过工程而联系在一起。 该系统是按工程进行管理和处理的，大部分操作是对所选定的工 程进行的，这样做的优点是方便用户使用，便于存档和调阅，同 时，按工程进行管理也是大部分优秀软件所采用的方法，为软件Ct,rl+U打开Ctrl+O保存Ctrl+5SJJ運工程打并工程L _t®.G?£3<Ut!EFT2 ±.GFSldR<sult打印设fid).,.4 _t,GFS2dKes<Lt图2.1文件菜使用人员所熟悉

9、。观测数据文件和平差结果文件等都是与工程有 关的文档，一个工程会涉及到许多的文档，根据一定的命名规则,系统会调用相应的文档进行处理。 “文件”下拉菜单参见图 2.1 。 工程名一般采用地区或测区名称，这样易于记忆，其构成形 式为 *.prj 。* 是用户自己定义的，可由汉字、英文字母、数字、 符号等组成，后缀 prj 是系统指定的， 系统把以 prj 为后缀的文件看作是工程文件。另外，还有许多的 数据文件和结果文件，其命名规则及含义为：与工程有关的GPS文件：*工程名 .GPS1dKnownH 已知高程文件 *工程名 .GPS2dKnownXY 已知平面坐标文件 *工程名.GPS3dKnown

10、XYZ已知三维坐标文件 *工程名 .GPS2dAzimuth地面方位角*工程名 .GPS2dDistance 地面边长 工程名 .GPS3dVector GPS 三维基线向量 工程名 .GPS2dVector GPS 二维坐标差向量 工程名.GPS3dBLHVector GPS三维大地坐标差向量工程名 .GPS1dResult工程名 .GPS2dResult 果工程名 .GPS3dResult结果GPS 高程拟合结果GPS 二维联合平差结GPS 三维向量网平差工程名.GPS3dBLHResult GPS三维网椭球面上联合平差结果工程名 .GPS3dBLH GPS 三维大地坐标文件 工程名 .G

11、PS3dXYH GPS 平面坐标和大地高 文件 工程名.GPS3dXYHEFT GPSF面坐标、大地高、误差椭圆元素文件工程名 .GPS2dXYEFT GPS 二维联合平差高斯 平面坐标及误差椭圆元素文件工程名.dxfAutoCAD的 DXF 格式的网图文件*表格方式输入的数据文件，也可以用文本编辑器 进行编辑固定一点一方向的工程网有关文件工程名 .OneFix输入的已知数据文件，与对话框对应工程名 .GPS2dResult1 GPS 二维平差结果 工程名 .GPS3dResult1 GPS 三维向量网平差 结果闭合差计算文件工程名 .GPS3dLoop工程名 .GPS3dMisclosure

12、 贯通误差影响值计算输入输出文件 （参见 5.4） 工程名 .gti输入文件工程名 .gto输出文件转换参数文件：Parameter.1d高程拟合模型系数Parameter.2d二维转换旋转角及尺度因子坐标转换算例文件：demo.xy demo.BL高斯平面直角坐标大地经纬度demo.XYZdemo.BLHdemo.XYXY demo.XYXY_O demo.XYZXYZ demo.XYZXYZ_O用户自定义文件三维空间直角坐标三维大地坐标 不同平面坐标系坐标转换 不同平面坐标系坐标转换结果 不同空间直角坐标系坐标转换 不同空间直角坐标系坐标转换结果demo.GPS2dRel用户自定义需要输出

13、相对精度的点对文件2.2 “文件”菜单项在主菜单下用鼠标单点 “文件”，弹出如图 2.2 所示的下拉菜单，其中各项含义是：2.2.1 新建用该系统的编辑器建立新文本文件2.2.2 打开用该系统的编辑器打开已有的文本文件2.2.3 关闭关闭当前活动窗口2.2.4 保存保存当前活动窗口的文件225另存为换名保存当前活动窗口的文件2.2.6新建工程数据处理是按工程进行的，必须首先建立工 程。选择此项，弹出如图2.2所示窗口。在该窗 口中输入有关的工程参数，其中有：工程、控制 网、接收机/基线解类型、投影面大地高、坐标 加常数五个组框和中央子午线、测区平均纬度两 个编辑框。2.2.6.1 工程组框在工

14、程组框中，输入工程名，工程所在路径二 项，工程名是工程的标识，路径是工程所在的文 件夹或目录。对于工程所在路径也可点取按钮 H 进行浏览选择，此时会出现如图 2.3的浏览文件 夹窗口，在此窗口中选择所需文件夹。在“新建 工程”时，可立即进行参数设置，系统将记忆有 关选项，以后可在“ GPS数据处理”-> “设置”项 中查看和修改。浏览文件灭_±我的电脑s'ffl-,E-E-E-,S-:-:-&JJ3 5英寸裟盘仇）_=J 心）2 g）日（KJ曰（F：） 占®）G1打印机到揑制面板/壯b文件夹IU ”J J确定脱消 I图2.3选择工程路径226.2控制网

15、组框在控制网组框中，选定或者新增坐标系统、 设定控制网等级。坐标系统是点位坐标的参考系， 我国常用的测量坐标系统有：BJ54（北京54坐标）, GDZ80国家80坐标），WGS8坐标，城市坐标系， 工程坐标系，独立坐标系。国家坐标系统参照于 某个参考椭球，在同一参考椭球下，又有空间直 角坐标、大地坐标、平面直角坐标。进行坐标转 换需选择相应的椭球参数，椭球的几何参数可由长半轴和扁率分母确定。点压按钮出现如图2.4窗口。在该窗口中输入坐标系统的椭 球长半轴和椭球扁率分母，然后可在右边对应的 下拉框中选定所需的坐标系统，输入无误后按“确 认”按钮。园畲EiO坐标637SKO.OOOOOO296,2

16、57000000工程劇6376750.000000296.300000000圳用硏吟坐标6370137,00000028.257223563北京由坐帝63752000000沬网QWXQ衬?图2.4定义坐标系统其中，“国家80坐标”、“WGS-84标”、“北 京54坐标”是固定的，不能改变，“工程系1”是 用户自定义的。在控制网组框右下角的下拉框中 选择要求的坐标系，如图2.5所示。图2.5选择坐标系 控制网等级是按下述系列划分的： 国标A级 国标B级 国标C级 国标D级 国标E级 城市二等 城市三等 城市四等 城市一级 城市二级 铁道B级 铁道C级 铁道D级 铁道E级 公路一级（线路）公路一级

17、 （特殊）公路二级 （线路） 公路二级 （特殊） 公路三级 （ 线路） 公路三级 （ 特殊） 公路四级 （线路） 自定义（仪器固定误差 ,比例误差 ）在全球定位系统（GPS测量规范（GB/T 18314 2001）、全球定位系统城市测量技术规程 （ CJJ 73 97）、无碴轨道铁路工程测量技术暂行规定、 全球定位系统公路测量规范中规定了各个等级 GPS控制网的固定误差和比例误差，按照控制网的 实际等级进行选择。对于特殊网，如果没有包含 在上述等级中，则可选择自定义，即采用仪器框 中输入的仪器固定误差和比例误差，用户可以进 行编辑和修改。2.2.6.3 接收机/基线解类型组框各个GPS收机生产

18、厂家提供了相应的基线解算软件，比如Trimble 的 TGO Leica 的 SKI、Topeon（Javad）的 Pinnacle、Ashtech 的 Solution 等，不同基线解算软件求得的基线向量的输出格式是不同 的，CosaGP豉持的软件格式有：Trimble（GPSurvey/TGO）Ashtech（GPPS/Solution） Leica（SKI/LGO） SokkiaRougeLipCosaGPSTopcon/Javad（Pinnacle）GamitNovatelZhonghaida （中海达）当采用了两种以上软件解算得到网中的基线 向量时，首先查看不同软件的基线向量的方差之

19、 比是否存在系统性偏差，若其比值为 1： m1：m2， 则进行匹配处理，对第 1 种软件的基线输入 1 作 为基线方差因子，生成 CosaGPS勺基线输入文件 （ 工 程 名 .GPS3dVector ）， 将 其 名 称 改 为 V1.GPS3dVector,对第2种软件的基线输入ml作 为基线方差因子，生成 CosaGPS勺基线输入文件 （ 工 程 名 .GPS3dVector ）， 将 其 名 称 改 为 V2.GPS3dVector,对第3种软件的基线输入 m2作 为基线方差因子，生成 CosaGPS勺基线输入文件 （ 工 程 名 .GPS3dVector ）， 将 其 名 称 改 为

20、 V3.GPS3dVector,最后将VI、V2、V3三个文件合 并在一起并命名为工程名.GPS3dVector，再进行 后续平差处理。接收机框中的固定误差（mm）比例误差（ppm）、 改造基线方差阵是根据 GPS接收机的精度指标对 基线勺方差阵进行修正。一般情况下，不应在检 查框中打勾（即不启用修正功能） ；只有当验后单 位权中误差很大时（说明基线向量的方差阵不准 确），将该项选中， 软件将只利用基线解方差阵的 相关性，同时利用仪器的标称精度（接收机的固 定误差、 比例误差) 重新构造方差阵进行网平差。 用验前单位权中误差检查框决定平差结果的 精度指标是基于验前值还是验后值，当网中多余 观测

21、量较少时，例如当闭合环的个数少于 4 时， 验后单位权中误差是不够准确的，可以采用验前 单位权中误差 (1cm) 。独立基线条数： 省缺值为 -1 ，即认为选定的基 线全部为独立基线；若选择了全部基线进行平差 (含有同步基线)，则平差后的精度指标比实际值 偏高，但坐标、边长、方位角仅有微小变化，在 此输入独立基线的实际条数，软件将对平差后的 精度指标进行修正，从而与独立基线平差结果的 精度指标基本一致。2.2.6.4 坐标加常数组框坐标加常数是指坐标系常数， 例如我国 6 带高 斯坐标在 y 坐标上加 500 公里的常数，目的是为 了避免出现负值。某些城市坐标系是以过城市中 心或某特定点的子午

22、线为中央子午线，往往在高 斯坐标上加减一个平移常数。此处的坐标加常数 起类似的作用，对 GPS三维向量网平差结果中转 化的高斯平面坐标起作用，对6.3 ( BL->XY和6.4(XY->BL) 起作用，对二维联合平差不起作用。在该组框中输入平面坐标的加常数， 以公里为 单位。2.2.6.5 中央子午线、投影类型在该编辑框中输入中央子午线的经度，格式 为：DDD.MMSS分和秒必须占满两位，该软件所 有的角度值（方位角、纬度、经度）的输入均采 用此格式。例如：114.300751表示114度30分 7.51秒，详细说明参见附录4； 目前该软件提供 的投影类型为高斯投影、UTM投影两类

23、，根据测量 项目的需要进行选择，我国测量工程一般采用高 斯投影。226.6平均纬度、投影面大地高这两项参数用于“坐标转换” / “高程面坐标 变换”，对网平差的其它项目不起作用。计算控制 点以不同高程面为参照面的坐标时，在 转换前高程面 厂m中输入与当前坐标对应的参照面的大地咼（正常咼+咼程异常），在播按肓高理面|o中输入要转换到的参照面对应的大地高。平均纬度可采用近似值，也可 从地图上查取。2.2.7打开工程对于已建立的工程，应选择“打开工程”项， 此时弹出如图2.6的选择工程窗口：图2.6打开工程 在该窗口中直接输入或选定工程名（以PRJ为后缀的文件）后，用鼠标点按钮，工程名将显示在主菜单

24、的顶部标题栏中，以后的操作都是面向该工程（坐标转换工具除外）2.2.8 打印打印活动窗口的文件2.2.9 打印预览标准Windows打印预览窗口打印设置打印格式及打印机设置 退出退出系统3. “ GPS数据处理”下拉菜单图3.1 GPS数据处理菜单形式参见图3.13.1已知数据已知数据又分为：三维已知坐标、二维已知 坐标、一维高程点、地面边长、地面方位。该项 数据有两种用途，一是用于控制网平差处理的解 算基准，二是用于解求平面转换参数和高程拟合 系数。3.1.1 三维已知坐标作用是为三维平差输入固定点坐标。用鼠标 单点该项，弹出如图3.1的窗口，必须至少输入 一个点的三维坐标，可以是三维空间直

25、角坐标（X， Y, Z）,也可以是大地坐标（纬度 B,经度L,大 地高 H） , B、L 的格式为：DDD.MMS,SX、Y、Z、H 的单位是米。不能将（X，Y，乙与（B, L，H） 混合输入，并注意不要将三维空间直角坐标（X， Y，Z）中的（X, Y）与平面坐标（x,y ）弄混。删 去点名，该点即被删除，双击格网中的数据单元， 其底色变白后，可修改数据，当输至底行时，会 自动弹出新的空白行，所有数据向上翻动一行， 列宽可用鼠标拖动来变宽或变窄。应特别注意点名必须与基线向量中的点名（起点、终点）完全 一致。图3.2输入三维已知坐标3.1.2二维已知坐标操作与3.1.1相似，起作用是为二维联合平

26、 差输入地面公共点坐标，一般至少需要两个公共 点，若仅有一个公共点，则应采用“固定一点一 方位”的平差模式。应特别注意点名必须与基线 向量中的点名（起点、终点）完全一致。3.1.3 维高程点操作与3.1.1相似，作用是为高程拟合输入 地面公共点的正常高。常数拟合模型至少需要一 个公共高程点，平面拟合模型至少需要三个公共 高程点，曲面拟合模型至少需要六个公共高程点。 应特别注意点名必须与基线向量中的点名（起点、终点）完全一致。3.1.4输入地面边长作用是为二维联合平差输入地面边长。鼠标 单点该项，弹出图3.3的窗口，在该窗口中输入 地面边长的起点、终点、边长值（m）、中误差（cm）， 对于已知边

27、长，中误差输入 0来表示。应特别注 意点名必须与基线向量中的点名（起点、终点） 完全 一致。图3.3输入地面边长3.1.5输入地面方位图3.3作用是为二维联合平差输入地面方位角，操 作与3.1.4相似。在该窗口中输入地面方位角的 起点、终点、方位角值（DDD.MMSS中误差（秒）, 对于固定方位角，中误差输入 0来表示。应特别 注意点名必须与基线向量中的点名 (起点、 终点) 完全一致。3.2 基线数据作用是选择所需的基线解文件，用鼠标单点 该项，弹出如图 3.4 的窗口。在该窗口中选取所 需基线解的文件，首先点压“浏览”按钮，弹出 选择文件夹对话框，选择需要的文件夹。然后在 “类型”下拉组合

28、框指定文件类型，再到“待选 基线文件”窗单点鼠标， Shift 键+鼠标左键顺序 选择文件， Ctrl 键 +鼠标左键任意选择文件。找 到所需的基线文件并标记好之后， 单击“选定 - ” 按钮，所需的基线文件将出现在已选基线文件窗 中，点压“确定”按钮后，形成的基线向量文件 (*.GPS3dVector )显示在屏幕上， 这也就是三维 向量网平差所需要的基线向量输入文件。 应特别 注意设置对话框中的“接收机基线解类型”与 选择的基线向量文件相对应。基线文件提取基线丈件路徑 D-SuperGPS Examp持选基绘文件LGitaSCiO.asc己选基拔交件d:lSuperGPS 匚mpielLs

29、i*JEXE ,全选一图3.4选择基线解3.3 GPS三维向量网平差（无约束平差或约束平差）作用是在WGS8空间直角坐标系中进行三维向 量网平差，首先需要至少输入一个点的三维坐标 （参见3.1.1中的三维已知坐标项）并生成基线向量文件（*GPS3dVector,参见2）。对于独立的 GPS网,可取一个点的单点定位解（从基线解文件 查取）作为固定坐标，进行无约束平差；若网中 联测了多个国家GPS点（比如A级点、B级点）， 可全部作为固定点输入，进行约束平差。可以用（X,Y,Z ）或侣,L,H）的格式输入。 以表格形式显示在窗口中的坐标数据与名称为*.GPS3dKnownXY的文件内容互相对应，也

30、可用 文本编辑器编辑生成*.GPS3dKnownXY文件，表格* *中的数据随之改变，格式为：* *$ *.* *（点名 ）（Y / L）（Z / H）对于同一控制网， 如果采用不同生产厂商的多 种类型接收机观测，并用各自的配套软件进行解 算，得到的基线向量，有时存在方差阵不匹配问 题，可采用不同的方差因子 （参见 2.2.6.3 ）对基 线的方差阵进行处理。操作方式是先用不同的工 程名对每类基线分别生成相应的基线向量文件（*.GPS3dVector），然后用编辑器将其合并为一 个作为最终的输入文件。若想改变椭球参数，可到“设置”项选择。完成坐标输入并生成基线向量文件后， 单点该 菜单项进行平

31、差计算，结果文件（*.GPS3dResult）将显示在屏幕上。3.4 二维网联合 /约束平差3.4.1 联合/ 约束平差作用是进行二维联合平差， 首先需要完成三维 向量网平差并至少输入一个公共点的二维平面坐 标（参见 3.1.2 的二维已知坐标项） ，若只有一个 公共点，则还需要输入至少一条地面边长（归算 到高斯平面上）和一个地面方位角，当然也可以 输入任意多个地面边长和方位角。地面边长和方位角可作为观测值进行联合平 差，也可作为固定值进行约束平差（参见 3.1.4 以表格形式显示在窗口中的坐标数据与名称为*.GPS2dK nownXY勺文件内容互相对应，也可用 文本编辑器编辑生成*.GPS2

32、dKnownXY文件，表格 中勺数据随之改变，格式为：* * $ *.* *（ 点名）（x）（y）若想改变椭球参数，可到“设置”项选择。 完成坐标输入并生成基线向量文件后， 点击该 菜单项进行平差计算，结果文件（*.GPS2dResult） 将显示在屏幕上。3.4.2 输出用户自定义任意两点相对精度CosaGPSI供了用户自定义输出任意两点间相 对精度的功能。具体方法为，首选需要形成用户 要求的“点对”文件，其文件名为：“工程 名.GPS2dRe”，其格式为一文本文件，每一行即 为一个“点对”（起点点名，终点点名），“点对” 间用逗号或空格分隔，如：A01, A02A03, A08 系统在平差

33、时，自动判断该文件是否存在，若存 在，则读取文件中的点对，并计算其相对精度， 输出到二维平差结果文件中的“平差后方位角、 边长及精度”信息栏中，为和存在直接观测值的 “点对”相对精度有所区别，其序号为“ * ”。3.5 椭球面上三维平差在某一确定的椭球面上进行三维平差，把WGS8绯椭球到地方参考椭球的转换参数作为附加参数，在平差时一并求得。解算是在椭球面上进 行的，不受投影变形的限制，可以进行覆盖全国 乃至全球的大范围GPS控制网的数据处理。首先需要完成三维向量网平差并至少输入三 个公共点的三维坐标（参见 3.1.1 的三维已知坐 标项），可以输入 （X,Y,Z） 或（ B,L,H ）或（ B

34、,L） 或H。即只知道某点的经纬度时，输入（B丄）,H 为空（不要输 0）；只知道某点的大地高时，输入 H, （B,L）为空（不要输0）。结果文件名为 *.GPS3dBLHResult. 其它与 3.3 相似。3.6 工程网 （一点一方向 ）平差对于某些工程项目，比如大桥、大坝等，如果 采用固定一个点的坐标、 指定一个方向的方位角， 并且选择相应的工程投影面，从而建立相对独立 的坐标系，则可选用该平差项。点击“GPS数据处 理/工程网（一点一方向 ）平差”，屏幕显示图 3.5 的对话框。图 3.5 工程网 （ 一点一方向 ） 平差的输入信息 在图 3.5 的对话框中， 固定点信息有点名、平 面

35、坐标和正常高、大地坐标和投影面正常高，平 面坐标可以是工程坐标系的独立坐标或高斯平面 坐标；固定方位角一般是工程网中某一特定方向 的方位角，例如大桥控制网的桥轴线方向、大坝 控制网的坝轴线方向等。在平差前，应在“数据 处理 / 设置”对话框中选择相应的 椭球参数 和中央 子午线 ，一般是选择工程网对应的地方椭球的参数。相应的数据文件为 : “工程名 .OneFix ”（输 入的已知数据文件 ，与对话框对应） ，“ 工程 名.GPS2dResult1 ” （GPS二维平差结果），“工程 名.GPS3dResult1 ” （GPS三维向量网平差结果）3.7 GPS 高程拟合作用是进行高程拟合， 首

36、先需要完成三维向量 网平差并至少输入一个公共点的高程（参见 1 的 已知高程点项），点取该菜单项后，弹出如图 3.5 的窗口，在该窗口中选择拟合模型，其中常数模 型需要一个以上的公共高程点，平面模型需要三 个以上的公共高程点，曲面模型需要六个以上的 公共高程点。高程结果文件名为 *.GPS1dResult.图 3.6 选择高程拟合模型3.8 GPS 三维秩亏自由网平差采用秩亏自由网平差时，选择该菜单项。首 先进行“三维向量网无约束平差” （参见 3.3），得 到 近 似 坐 标 文 件 “ 工 程 名.GPS3dApproximateX丫才，该文件是进行秩亏自 由网平差平差的输入文件；然后进行

37、“ GPS三维秩 亏自由网平差”，由程序自动生成的用于秩亏自由网平差的输入文件有：工程名 .GPS3dApproximateXYZ工程名 .GPS3dFreeXXInput工程名 .GPS3dFreeGxxInput工程名 .GPS3dFreeQxxInput其中，“工程名.GPS3dFreeXXInput”的内容为：总点数 多余观测数 单位权中误差 (mm) 点名 1.0 dX(mm) dY(mm) dZ(mm) X(m) Y(m) Z(m)点名之后的“ 1.0 ”是一个标识数字，含义为该点 属于稳定点组，可以根据实际稳定情况进行手工 修改为“ 0.0 ”，则认为该点是一个不稳定点，不 属于

38、稳定点组。手工修改该文件之后，在屏幕提 示“工程名 .GPS3dFreeXXInput 已存在，重新产 生？”，应选择“否”。用于稳定性分析的输入文件有：工程名 .GPS3dFreeXXQxx 工程名 .GPS3dFreeENUQenu 文件“工程名 .GPS3dFreeXXQx”x 的内容为： 总点数 多余观测数 单位权中误差 (mm) 点名 dX(mm) dY(mm) dZ(mm)协因数阵文件“工程名.GPS3dFreeENUQenu的内容为:总点数 多余观测数 单位权中误差 (mm) 点名 dE(mm) dN(mm) dU(mm)协因数阵秩亏自由网平差的结果文件为：工程名 .GPS3dF

39、reeXXOut工程名 .GPS3dFreeQxxOut工程名 .GPS3dFreeMxxOut工程名.GPS3dFreeMxxOut的内容为：前半部分为经典自由网平差(网中含有一个固定点)的空间 直角坐标及其中误差，后半部分为秩亏自由网平 差(网中含有一个固定点)的空间直角坐标及其 中误差。3.9 稳定性分析对于两期观测的变形监测网，各自先进行三 维向量网无约束平差，再进行三维秩亏自由网平 差(参见 3.8 )，最后再进行稳定性分析。特别需要注意的是两期控制网的控制点应相 同，进行三维向量网无约束平差时的未知数序号 应相同。为了满足未知数序号相同的要求，两期 网中的固定点应是同一个点，并且基

40、线向量文件 中前面的基线向量的顺序在两期中应相互对应，保证推算近似坐标的顺序相同，从而保证了未知数的序号相一致。进行两期自由网平差时，应采 用相同的近似坐标。输入文件为：第一期的.GPS3dFreeXXQxx或者.GPS3dFreeENUQe nu第二期的.GPS3dFreeXXQxx或者.GPS3dFreeENUQe nu结果文件为：工程名.GPS3dFreeQdd工程名 .GPS3dFreeD文件“工程名.GPS3dFreeD中的结果与输入 文件有关，当输入文件是“ .GPS3dFreeXXQxX时, 其中各行的数据为：点名 dX(mm) dY(mm) dZ(mm) 自由度 标准化 统计量

41、 XYZ当输入文件是“ .GPS3dFreeENUQenu时，其中各 行的数据为：点名dE(mm) dN(mm) dU(mm)自由度 标准化 统计量 ENU3.10 设置作用是改变所需的参数设置，操作与第一部 分的新建工程相同，参见图 2.2 。当工程已建好之后， 若想再改变其中的参数， 就必须选择该项。注意：应经常查看设置项， 确信有关参数正确4. “查看”下拉菜单作用是查看主要的数据文件内容（平差结果、 观测值）、设置屏幕显示项（工具栏、状态栏） 参见图 4.1 。图 4.1 查看数据文件5. “工具”下拉菜单 该工具菜单参见图 5.1 ，包含：闭合差计算， 重复基线差，网图显绘，贯通误差

42、影响值计算 图 5.1 工具菜单 图 5.2 闭合环5.1 闭合差计算闭合差计算是自动搜索和计算所有最小环路 的闭合差。在执行 3.2 所述“选取基线” 生成“工 程名.GPS3dVector”后，利用该菜单项，将生成2 个 文 件 ：“ 工 程 名 .GPS3dLoop” 和 “ 工 程 名.GPS3dMisclosure ”。“工程名.GPS3dLoop 是 各个环路的端点点名，每个环路占一行，各点按 连接顺序排列，如图5.2的环路可表示为：A01A02 A03 A04。若需计算某一指定环路的闭合差，可以 在“工程名.GPS3dLoop中输入与该环路对应的 点名构成的一行，保存文件后，再进

43、行闭合差计 算，屏幕弹出如图 5.3 所示的对话框，应选“否” （不重新生成闭合环路文件） ，计算完毕后，结果 存到“工程名 .GPS3dMisclosure ”中。图 5.3 闭合环提示窗口5.2 重复基线差为了计算重复基线向量各分量的差值，可在 选取基线时（参见 3.2 ）,选取全部基线（不是为 了平差目的，只是为了计算闭合差、 重复基线差）， 在执 行 3.2 所述 “选 取 基线 ”生成 “工 程 名.GPS3dVector ”后，利用该菜单项，将生成文 件“工程名 .GPS3dRepeatBaseline”, 其内容是重 复基线有关的数据。5.3 网图显绘网图显绘WGS84显示三维平

44、差时的网图。由 于二维联合平差时，增加了地面控制点，已知点 将与三维平差时WGS84有所不同，因而应采用 “网图显绘 地方坐标 ”进行二维联合平差的网 图绘制。5.4 贯通误差影响值计算该功能主要为隧道施工控制网而设计的， 其实 质是根据控制网的洞口点和定向点精度、贯通点 的位置以及贯通面的方向，在完成网平差之后， 直接估算隧道贯通误差影响值。为此首先人工建立一个贯通误差引导文件，该文件也是一个标准的ASCH文件，命名规则为“工程名.gti ”，其格 式为：进口点号，进口定向点号，出口点号，出口定向 点号，贯通点号，X坐标，丫坐标，贯通面方位 角.如图5.4所示的贯通方案（贯通点为MMM可建立

45、 如下贯通文件A12, A02, A03, A14, MMM X, Y,a算例数据 （demo.gti） 如下所示：A12， A02， A03， A14， MMM， 3320821.76615， 2337.9802 , 85.3045为了选取最优的定向点方案，在一次计算中， 可准备多种不同的进出口点与定向点的组合，每 一种组合占一行。 准备好引导文件 “工程名 .gti ” 后，用鼠标单击“贯通误差影响值计算” ，将自动 计算贯通误差影响值，并将结果存放在文件“工 程名 .gto ”中（参见“ demo.gto”）。1注意：在计算贯通误差影响值之前，除准备好引 导文件外，还须对该控制网进行平差

46、计算，否则 贯通误差计算失败。未建立贯通误差引导文件时, 将弹出提示建立贯通误差引导文件的对话框。5.5 GPS网设计选择“工具/GPS网设计”（参见图5.5 ）进行 方案设计。在进行GPS网设计时，需要准备两个 文件：1）各测站的设计坐标文件（*xyz） 格式为：基线固定误差 (mm) 基线比例误差 (ppm) 基线 水平方位误差 ( “)点名 X(m) Y(m) Z(m)各项之间用空格分隔，(X Y Z)为地心为原点的空间直角坐标。如果只有各测站的高斯平面直角坐 标的设计值，则可以利用“坐标转换”功能得到 经纬度(XY->BL)，再把大地高加入形成BLH文件, 进一步转换为XYZ文件

47、(BLH->XYZ。2) GPS独立基线定义文件(*line)格式为：起点 终点八、Q 八、图 5.5 GPS 网设计5.6 输出 AutoCAD 格式的 GPS 网图选择“工具/输出ACAD_DX网图”(参见图5.5 )则输出AutoCAD的DXF格式的控制网网图。 输入文件为：工程名 .GPS3dXYHEFT工程名 .GPS3dVector这两个文件是在“三维向量网平差” (参见 3.3) 时生成的。结果文件为：*dxf6. “坐标转换”下拉菜单作用是进行各种坐标变换计算，在这里提供了 多项非常有用的工具，参见图6.1 o该菜单项中的坐标变换与网平差的工程名无 关，是独立的测量计算辅

48、助工具，执行完本项功 能后，若再执行其它平差功能时，出现文件找不 到或其他异常情况，是由于路径已被改变，执行“文件”-“打开工程”即可恢复原来的工程路 经和其他设置好的参数。图6.1坐标转换6.1 XYZ-BLH功能：三维空间直角坐标转换为大地坐标。输入文件*.XYZ输出文件*.BLH上述两文件名称相同，后缀不同。操作步骤：1）在进行转换前选择“文件”菜单的“新建”项, 编辑生成输入文件*.XYZ，其格式为：点名 X Y Z也可米用任何其它文本编辑器生产该文件。各项以空格分隔，X、Y、Z以米为单位。2）设置坐标系参数：椭球长轴，椭球扁率分母（参见 3.7） 。3）在“坐标转换”菜单下选“ XZ

49、-> BLH子项 进行转换，此时屏幕出现打开文件窗口，选取输 入文件（ *.XYZ）4）转换结果将保存到 *.BLH 文件中，若已存在同 名点文件，则在其尾部追加数据，同时屏幕显示 输入文件（*.XYZ）和输出文件（*BLH）的窗口， 供用户查看。5）结果文件格式为：点名 B L H经纬度B L以度分秒（DDD.MMSS为单位，大地 高 H 以米为单位。6）若想查看其它文件， 可选取“文件”菜单的“打 开”子项，在屏幕出现“打开文件”窗口后点取 打算查看的文件名，该文件的内容将出现在屏幕 窗口上。6.2 BLH->XYZ功能：大地坐标转换为三维空间直角坐标。输入文件 *. BLH输

50、出文件 *. XYZ 上述两文件名称相同，后缀不同。操作步骤：1）在进行转换前需编辑生成输入文件 *.BLH ，其格式为：点名 B L H 各项以空格分隔，经纬度 B、L 以度分秒为单 位，大地高 H 以米为单位。2) 设置坐标系参数：椭球长轴，椭球扁率分母 (参 见 3.7) 。3) 执行程序进行转换， 若已存在同名点文件， 则 在其尾部追加数据。4) 结果文件格式为：点名 X Y Z6.3 BL->XY将大地经纬度转换成高斯平面坐标， 与 6.4 联 合使用可进行换带计算。其操作与 6.4 相似。6.4 XY->BL功能：高斯平面坐标转换为大地经纬度。 输入文件 *. XY 输

51、出文件 *. BL 上述两文件名称相同，后缀不同。操作步骤：1) 在进行转换前选择 “文件”菜单的“新建” 项， 编辑生成输入文件 *.XY ，其格式为： 点名 X Y各项以空格分隔， X、Y 以米为单位。若 X、Y 含有固定的加常数， 则需在“参数设置” 项输入 X 加常数和Y加常数（参见3.7）。2）设置坐标系参数：椭球长轴，椭球扁率分母， 中央子午线（以度分秒为单位 DDD.MMSS（参见 3.7） 。3）在“坐标转换”菜单下选“ XY-BL”子项进 行转换，此时屏幕出现打开文件窗口，选取输入 文件（ *.XY ）4）转换结果将保存到 *.BL 文件中，若已存在同 名点文件，则在其尾部追

52、加数据，同时屏幕显示 输入文件（*.XY）和输出文件（*.BL）的窗口，供 用户查看。5）结果文件 *.BL 格式为：点名 B L各项以空格分隔，经纬度 B、L 以度分秒（DDD.MMSS为单位。6）同 6.1.6 ）。6.5 XY1->XY2功能：二维直角坐标变换，转换模型为：xx0cossinx=（1+ k/1000000）y 新y0-sincosy旧x0 , yO:平移参数k：尺度参数（ppm）a :旋转角（弧度）注意：CosaGP輸出的旋转角是以度分秒为单 位（ ddd.mmss）输入文件 *. XYXY输出文件 *. XYXY_O 坐标变换方法：? 三参数法（平移、旋转）转换模

53、型为：xO，yO :平移参数a : 旋转角（弧度）注意：CosaGP輸出的旋转角是以度分秒为单 位（ ddd.mmss）? 四参数法（赫尔默特法：平移、旋转、缩放） 转换模型为： xO, yO :平移参数k :尺度参数（ppm）a : 旋转角（弧度）注意：CosaGPS输出的旋转角是以度分秒为 单位（ ddd.mmss）? 六参数法（仿射变换法：平移、旋转、缩放） 转换模型为：xO, yO :平移参数X 尺度 ： X 尺度参数（ ppm）丫尺度：丫尺度参数（ppm X旋转: X旋转角（弧度） 丫旋转: Y旋转角（弧度）注意：CosaGPS输出的旋转角是以度分秒为单位（ddd.mmsS操作步骤：

54、1）编辑生成输入文件（*.XYXY,格式为（参见“demo.xyxy”）:点名X旧Y旧X新X新公共点点名X旧Y旧非公共点才 下面为某r “ *XYXY ”的实例：A0012886585.7645531481.378729459.279031382.6500A0022891839.8474479813.840834711.8360-20285.9390A0032861398.5526509387.93474271.03209289.5760A0042819325.6136524901.0211-37801.9780 24804.2570B0012860046.5165524597.2659291

55、9.431024499.2250P001 2865890.2564 519087.76252）选择转换方法（3参数、4参数、6参数）。3）屏幕出现打开文件窗口后，选择输入文件。4）结果保存到文件*.XYXY_0中。6.6 XYZ1 -> XYZ2功能：三维直角坐标变换转换模型为：X0, Y0, Z0:平移参数k :尺度参数（ppmx, y, z： X,Y,Z的旋转角（弧度）注意：CosaGP輸出的旋转角是以度分秒为单位（ddd.mmsS输入文件* XYZXYZ输出文件* XYZXYZ_0操作步骤：1）编辑生成输入文件（*.XYZXYZ,格式为（参 见“ demo.XYZXY” :点名X旧 Y旧Z 旧 X新Y新Z新公共点点名X旧Y旧Z2）选取“坐标转换”菜单的子项“ XYZ->XYZ,屏幕将出现“打开文件”窗口