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如何比较GPS基线边与全站仪平距长

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GPS基线边和全站仪平、斜距的比较――岑文峰最近我在工作中偶尔会遇到客户质疑我们的GPS的测量精度，他们将我们GPS所测的基线边长结果与全站仪测量结果简单比较，结果往往产生较大差异，据我了解大多是因为客户对GPS基线边长和全站仪斜、平距概念不是很清楚，没有把二者放在同一可比的条件下。

因此我总结了一下这方面的资料集中写一下。

如哪位同事敢兴趣可以再补充一些，比如根据具体的高程或具体基线长，利用相应的计算公式，具体得出二者差值。

一、前言
经常有测量技术人员将GPS测量结果与全站仪测量结果进行比较，最常见的比较方式就是将GPS所测边长与全站仪电磁波测距进行比较，用以检核GPS 或全站仪设备的测量精度。

然而经常会得到不一致的结果甚至差异较大，以至怀疑到是否是仪器设备本身精度有问题。

在一般测量技术人员的认识概念里认为全站仪测量简单直观、稳定、可信度较高（多次重复测量），精度一般是可以保证的。

因此往往怀疑是GPS设备本身精度或操作处理方面存在问题。

实际上大多情况下是测量人员没有将GPS测量结果同全站仪测量结果放在同一可比条件下进行，那么在什么条件下二者具有可比性？我们先认识以下几点概念：
二、几种不同边长的概念
1、GPS基线边长：两标石中心在WGS-84椭球面之间的距离（斜距）。

2、GPS自由网平差边长：经过无约束平差后所得的在WGS-84椭球面上的
基线长度。

3、GPS约束网平差边长：经过约束平差所得的在指定参考椭球上的高斯平
面直角坐标系下的基线长度。

4、电磁波斜距：测得的电磁波测距的发射中心到反光镜之间的距离（已加
气象以及加常数改正，未投影在参考椭球面上）。

实际其不等于连接两标
石中心之间的直线斜距，但由于在一般工程测量边长不超过十几公里，
相差极微，可以认为是相等的。

5、电磁波平距：归算到两标石中心的平均高程面的距离。

6、高斯平面直角坐标反算边长：控制网平面直角坐标系下两点之间的边长。

三、如何比较GPS基线边长和全站仪平（斜）距
将GPS基线与电磁波所测的平、斜距直接比较，从上述有关基线边长的概念来说，这两者是有差别的，尤其是投影变形比较大（即测区离中央子午线比较
远）或者平均高程面比较高的情况下是不能作为比较的，可以参照投影变形的影响来估计，具体影响的数值大小可以根据有关公式计算得出。

因此只有考虑了椭球、投影等因素后，两者才能作比较。

实际上，一般的红外激光测距仪的测程只有两三公里，因此只能对中短边进行比较，与此同时还要求使用的电磁波测距仪的精度要比GPS测基线的精度要高。

如对GPS静态接收机（标称精度为±（5mm+1ppm））来说，必须使用经过检定的精度较高（在±(3mm+2ppm)以上）的电磁波测距仪来与之比较。

在实际测量过程中我们可以按以下几种方法比较：
1、直接用测距仪的斜距与GPS基线边长比较。

两者均没有投影，可以直
接比较。

基线向量中的“距离”即是GPS斜距，与全站仪测得的测站
斜距（经过温度，湿度，大气折射改正后）在考虑仪器高情况下最具可
比性。

2、测距仪的平距与GPS基线的平距进行比较，前者是基于标石的平均高
程面，后者是基于WGS-84椭球面，二者可做近似比较。

3、测距仪的平距投影到高斯平面上与GPS二维约束平差边长进行比较，
这是我们经常采用的比较方法，不过测距仪的平距一定要经过投影变形
改正。

4、还有一种情况就是测区的投影变形不大，或者选择了适当的投影参数（投
影中央子午线的变形影响与投影高的影响相反）使得投影的影响减到最
小，这时可以直接用测距仪测的平距与GPS约束平差边长作比较。

5、使用独立的坐标系统（投影高在高程面上、原点的纬度和经度（中央子
午线）在测区中央，用方法3来进行检验。

事实上，由于各种因素的影响，包括测距精度、GPS后处理精度、以及所采用投影计算公式的精度，使到两者的测量结果不一定能完全相同，设定其限值大小要由具体我们外业从事何种等级的测量精度指标而定。

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全站仪水准测量与GPS高程测量对比

全站仪水准测量与GPS高程测量对比

全站仪水准测量与GPS高程测量对比摘要：随着现代科技的快速发展，GPS技术的应用越来越广泛，为现在各项社会与科学活动节省了很多工作量，本文主要探讨了GPS水准高程代替低等水准测量的可行性，从而达到减少野外水准测量的工作量的目的。

采用高程拟合模型对检核点进行拟合，由相邻拟合点的拟合高程较差及拟合正常高与已知点高程较差代替水准测量的高差观测值，组成GPS水准混合网进行平差，并将其精度与三四等水准测量精度指标进行比较。

关键词：测量，低等水准测量，GPS高程测量Abstract: with the rapid development of modern science and technology, the application of GPS technology is more and more extensive, for now the social and scientific activities save a workload, this paper mainly discussed the GPS level elevation low level the feasibility of measuring instead, so as to reduce the level of the purpose of measuring workload. The elevation of fitting model review point, by fitting the adjacent fitting point by fitting the elevation is bad and fitting and the known points for normal high elevation is bad instead of leveling elevation of observation, GPS level of mixed nets adjustment, and the precision and three four leveling measurement precision index are compared.Keywords: measurement, and the lower level measurement, GPS leveling一GPS在高程测量正常高系统是以似大地水准面为基准的高程系统。

全站仪对基线边长检验

全站仪对基线边长检验

再谈测距仪对GPS 基线边长的检验上海华测导航技术有限公司 技术支持部 （欢迎转载，请注明华测公司技术支持部）1 前言在GPS 技术支持中，我们经常遇到GPS 与全站仪比测的情况。

虽然，GPS 的精度是很高的，距离越长，GPS 的相对精度越高，但对大多数用户而言，GPS 还是一项“新”技术，需要通过全站仪的检验，用户才放心使用。

用户的要求是完全合理的，也是可以进行的，有时也是必须的。

但是，用户的全站仪提供的通常是平距，而GPS 静态控制测量提供的是经过投影后的坐标，两者之间有很大的差别。

可惜我们许多技术人员不知道这种差别，想当然地用GPS 投影坐标去反算平距，从而闹出了很多笑话，诸如认为地区特殊、偷改GPS 成果去符合全站仪边长、再用其他品牌的GPS 接收机复测、要求生产厂家出书面证明承担责任等等。

兴师动众后往往收不到好的效果，我们不得不引以为戒。

2 几个基本概念2.1投影变形影响将地面观测的长度归算到投影边长，需要经过下面两个步骤：将地面观测的长度元素归算到参考椭球面；将椭球面的长度归化到高斯平面。

通过下面的描述我们可以看到，长度变形在严重的情况下可能超过1:1000的程度，就是说，1公里的边的变形可能超过1米。

1.2.1将地面观测的长度元素归算到参考椭球面将地面观测的长度元素归算到参考椭球面上按以下的公式计算（高程归化）：D d D S +=式中：mmD R H D d •−=，N M R m •=，21m m m h h H += 其中，S 为归化到椭球体面的长度；D 为地面上的观测长度；为高程归算改正；为观测边的平均大地高；为观测边相对于大地水准面的平均高程；为大地水准面至参考椭球面的平均高程；为该地区平均曲率半径；M 为参考椭球子午圈曲率半径；N 为参考椭球卯酉圈曲率半径。

D d m H 1m h 2m h m R 对于不同的大地高，长度归算的每公里相对数值见下表（设=6370Km ）m R 12()(m m m H h h m )+/m m H R −101：60万20 1：30万 50 1：10万 100 1：6万 150 1：4万 200 1：3万 300 1：2万 400 1：1.5万 500 1：1.2万 1000 1：6千 2000 1：3千 3000 1：2千 40001：1.5千1.2.2将椭球面的长度归化到高斯平面将椭球面的长度归化到高斯平面的长度按下列公式计算：S S S Δ+=0222mmR y S S •=Δ 式中，为—改化到高斯平面上的长度；S 为在参考椭球面上的长度；为S 在高斯平面上离中央子午线垂距的平均值；为该地区平均曲率半径；0S m y m R 假定=6370km ，边长离中央子午线垂距的相对变形见下表：m R m y （Km ）0/S S Δ10 1：80万 20 1：20万 30 1：9万 40 1：5万 45 1：4万 50 1：3万 100 1：8千 150 1：3.6千 200 1：2千 3001：9百在投影带边缘上的长度变形如下：D6带 D3带纬度B边缘上的y(km) 长度变形 边缘上的y(km) 长度变形20 314057.2 1：820156987.1 1：330025 302944.9 1：900151438.9 1：350030 289530.3 1：980144740.2 1：360035 273912.3 1：1000136939.9 1：430040 256206.4 1：1240128095.5 1：500045 236544.6 1：1450118272.2 1：580050 215073.8 1：1760107543.2 1：700055 191955.6 1：220095989.0 1：88002.2 几个基线边长概念如下图所示，示意了GPS测量中各种距离的概念。

浅谈全站仪和GPS的实际使用

浅谈全站仪和GPS的实际使用

随着科技的进步，测量仪器的功能在不断地改进和提高，全站仪和ＧＰＳ已经得到了广泛的普及和应用。

然而在实际工作中总感觉二者各有优劣，在有些情况下组合使用更加快捷。

下面就控制测量、地形测量和纵横断面测量三方面，对二者的实际使用进行探讨。

１控制测量在大面积、长距离的控制网测量中，ＧＰＳ有着无可置疑的优势。

但是ＧＰＳ也有自己的缺点，在建筑物、电力线网较多以及地形变化频繁且高差变化较大的地区，往往信号接收不好。

如果控制点布置距离太远则不能满足地形测量的要求；如控制点距离太近又会影响到整个网的平差进而影响到精度，并且增大了工作强度。

尤其是在小范围的控制网测量中，ＧＰＳ的优势难以完全发挥出来。

在这种情况下，使用全站仪测量完全可以解决这个问题。

但是如果仍旧按照经纬仪的老方法进行工作，那么就没有用到全站仪的先进功能。

应发挥出全站仪的测距优势，这样就可以大大提高速度。

现以小三角网测量为例，简单介绍一下具体做法。

小三角网是在局部控制测量中常用的一种方法。

现设定一个三角网，见图１，定ＡＢ边为基线。

在用经纬仪测量时，基线测量完毕后，是以角度测量为主。

先在各个点上置镜，测出各个小三角形的内角，然后以三角形内角和满足１８０°为依据进行第一次角度平差，再以基线条件为依据进行第二次平差。

当角度平差进行完毕后，依据正弦定律计算出各传递边长度及方位角，从而得出各点的坐标值以供使用。

抛开基线因素，测量精度取决于角度测量的精度。

在使用全站仪进行小三角网测量时，由于没有供全站仪使用的平差理论，依旧沿用经纬仪的平差方法，测量方法与之相同。

而在测角精度方面，全站仪与经纬仪相比并无太大优势，只是少了一项人为读数而已。

在这一过程中全站仪测距精度大的优势没有得到充分利用。

而在测角方面，同一级别的全站仪和经纬仪的测量精度相同。

现以２″级的全站仪为例，介绍一下如何发挥全站仪的测距优势进行小三角网测量。

取三角网中的第一个三角形△ＡＢＣ为研究对象，见图２。

浅谈如何将GPS测量距离与全站仪测量距离对比

浅谈如何将GPS测量距离与全站仪测量距离对比

浅谈如何将GPS测量距离与全站仪测量距离对比摘要：通过介绍GPS基线与全站仪测量距离的区别，然后列式计算将GPS基线长度与全站仪测量长度归算到统一基准面上进行比较，解决GPS测量与全站仪测量距离不能直接比较的问题。

关键词：GPS基线、全站仪、高斯投影、参考椭球面一、背景GPS测量逐渐成为现代工程测量控制网布设和施工放样的主要方法，GPS测量具有布网灵活、不受控制点距离、通视条件以及可以实现全天候作业等诸多优势，并且随着GPS接收机板卡实现国产化后，接收机的价格也随之降低，国产接收机价格甚至比全站仪还要低，所以GPS测量越来越受施工单位青睐。

随着GPS测量的广泛应用，如何保证成果的准确性成为了GPS测量的难题，有时虽然GPS网的同步环、异步环、重复基线等外业观测质量满足规范要求，但是由于GPS测量的成果并不是直接测得的，可能觉得无法与全站仪测量的成果简单直观、稳定、可信度高相对比，所以在进行GPS测量时，我们往往还会采用全站仪测量GPS点间的距离，以此来检核GPS网的外部精度。

二、GPS测量长度和全站仪测量长度的概念GPS静态测量解算平差后，软件一般会输出几个距离数值，其中包括基线长度、自由网平差后边长、二维约束网平差后边长等长度参数。

基线长度指的是两点在WGS-84椭球面上的距离（斜距），自由网平差后边长指的是经过无约束平差后所得到的的WGS-84椭球面上的基线长度，二维约束网平差后边长指的是经过约束平差所得的在指定参考椭球上的高斯平面直角坐标系下的基线长度。

全站仪测量的斜距由于未投影到参考椭球面上，所以不能简单的理解为两点之间的直线斜距。

而全站仪测量的平距是测量后的斜距经过勾股定理计算后得到的。

通常将 GPS 基线与全站仪所测的斜距直接比较，从上述有关基线边长的概念来说，这两者是有差别的，尤其是投影变形比较大，即测区离中央子午线比较远或者平均高程面比较高的情况下，是不能作为比较的。

只有考虑了椭球、投影等因素后，两者才能作比较。