CN107561558A - 一种采用带有gps定位功能的移动终端进行工程测量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用带有GPS定位功能的移动终端进行工程测量的方法，包括：1)设置坐标系；2)以工程点为原点建立虚拟坐标系；3)定位目标点P；4)计算目标点P相对原点的位移差；5)还原目标点P到80坐标系中；本发明对测量人员专业技术能力要求较低，仅需1名测量工程师即可完成测量作业，方案界面简单易懂、操作方便、直观明了；本发明应用前景广泛，本发明是在高德地图的基础上研发的能够显示实时坐标、定位目标坐标、进行距离测算主目标坐标跟踪及记录，在精度要求不高的测量领域应用广泛；相对于传统测量仪器，本发明对测量环境的要求低，不受天气、地势及温度的影响。
Description
技术领域
本发明属于工程测量领域，涉及一种工程测量方法，尤其是一种采用带有GPS定位功能的移动终端进行工程测量的方法。
背景技术
在工程领域，传统坐标定位的方法有两种：第一种为使用全站仪进行测量，该方法须至少两个测量工程师配合，通过两个通视的控制点定位通视范围内的目标坐标，进行坐标定位；第二种方法为采用RTK进行测量，该方法需要至少两名测量工程师配合，通过一个控制点定位目标坐标。传统坐标定位的方法具有以下缺点：
全站仪：需至少两人配合作业；需至少两个通视的控制点；目标点须与控制点通视；测量效率低下；设备约2万元人民币一套；
RTK：需至少两人配合工作；定位精确度较差；设备约5万元人民币一套；
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种采用带有GPS定位功能的移动终端进行工程测量的方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种采用带有GPS定位功能的移动终端进行工程测量的方法，包括以下步骤：
1)设置坐标系：
到达工程点，定位工程点的GPS坐标：经度lon1和纬度lat1，同时输入工程点的80坐标系坐标数据(x1,y1)；
2)以工程点为原点建立虚拟坐标系；
3)定位目标点P：
到达需要定位的目标点之后，利用GPS定位当前点的经纬度坐标：经度lon2和纬度lat2；
4)计算目标点P相对原点的位移差；
已知相对原点X轴方向的位移差能够用纬度差代替计算，相对原点Y轴方向的位移差能够用经度差代替计算；
在任意经线上，纬度相差1°，距离相差111100米；零度纬线上经度每相差1°，距离相差111100米，向两极递减时，在纬度n°处经度每相差1°，距离则相差111100×cos(n°)米；
南北和东西方向相对虚拟坐标系原点的位移计算公式如下：
x′＝(lat2-lat1)×111100
y′＝(lon2-lon1)×111100×cos(lat1°)
其中，x′为目标点相对原点x轴方向的位移，y′为目标点相对原点y轴方向的位移；
5)还原目标点P到80坐标系中：
x2＝x1+x′
y2＝y1+y′
得到目标点的80坐标系坐标值(x2,y2)；其中，x1为原点在80坐标系中的x坐标，y1为原点在80坐标系中的y坐标。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明仅需一人即可完成作业，且定位速度极快；同时本发明仅需一个控制点，控制点无须与目标点通视；最后，本发明仅需具有定位功能的手机和APP即可完成测量工作。本发明打破了工程测量惯用作业方法，对定位精度要求不高的测量工程，无需采购昂贵的测量设备，实现零费用测量；本发明对测量人员专业技术能力要求较低，仅需1名测量工程师即可完成测量作业，方案界面简单易懂、操作方便、直观明了；本发明应用前景广泛，本发明是在高德地图的基础上研发的能够显示实时坐标、定位目标坐标、进行距离测算主目标坐标跟踪及记录，在精度要求不高的测量领域应用广泛；相对于传统测量仪器，本发明对测量环境的要求低，不受天气、地势及温度的影响。
附图说明
图1为本发明的原理图；
图2为本发明的工作流程图；
图3为本发明的定位原理示意图：
图4为本发明的定位原理简化示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1和2，本发明采用带有GPS定位功能的移动终端进行工程测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)设置坐标系：
到达工程点，定位工程点的GPS坐标：经度lon1和纬度lat1，同时输入工程点的80坐标系坐标数据(x1,y1)；
2)以工程点为原点建立虚拟坐标系；
3)定位目标点P：
到达需要定位的目标点之后，利用GPS定位当前点的经纬度坐标：经度lon2和纬度lat2；
4)计算目标点P相对原点的位移差；
已知相对原点X轴方向的位移差能够用纬度差代替计算，相对原点Y轴方向的位移差能够用经度差代替计算；
在任意经线上，纬度相差1°，距离相差111100米；零度纬线上经度每相差1°，距离相差111100米，向两极递减时，在纬度n°处经度每相差1°，距离则相差111100×cos(n°)米；
南北和东西方向相对虚拟坐标系原点的位移计算公式如下：
x′＝(lat2-lat1)×111100
y′＝(lon2-lon1)×111100×cos(lat1°)
其中，x′为目标点相对原点x轴方向(南北)的位移，y′为目标点相对原点y轴方(东西)向的位移；
5)还原目标点P到80坐标系中：
x2＝x1+x′
y2＝y1+y′
得到目标点的80坐标系坐标值(x2,y2)；其中，x1为原点(工程点)在80坐标系中的x坐标，y1为原点(工程点)在80坐标系中的y坐标。
本发明的原理：
如图1所示，本发明为一种采用基于GPS的手机APP进行工程技术领域测量的方法，其工作原理是基于手机GPS定位和坐标相互转换坐标进行导航测量。
本发明要实现的功能是借助GPS定位实现目标点在80坐标系中的定位。然而GPS坐标系属于三维坐标系，80坐标系属于平面坐标系，无论是采用七参还是三参的高斯变换之后都存在一定误差。同时，由于三参七参法需要相应数量的“已知点”作为输入参数才能对目标点进行转换，而这些“已知点”由于信息敏感被国家保护，因此本发明中的坐标转换并没有根据“参数转换法”直接进行坐标转换。
将地球仪平铺开，平面上任意两点之间的坐标差也可以近似的认为是经纬度之差，而这种方式产生的误差就是将地球仪平铺开时产生的误差(二维和三维转换误差)。但经过实际的测量计算以及对本发明使用情景和精度要求的考虑和定位，认为这种误差在本发明中属于可控可容忍误差。因此，在本发明中直接利用“当前点”和“原点”的经纬度之差并经过距离换算进行“坐标化”和“反坐标化”操作。
既然是坐标系运算，就一定要确定坐标原点，本发明中用户常用的坐标信息是80坐标系(坐标原点：陕西省泾阳县永乐镇北横流村，北纬34°32′27.00″东经108°55′25.00″)中的坐标值。例：P(1250.25,236.36)表示该点在大地原点(80坐标系原点)以北1250.25米，以东236.36米。
如图2所示，在手持移动终端输入控制点的坐标后，即可随时查看设备的实时坐标，在需要时可在移动终端中记录当前坐标，并将当前点标记于图中；亦可根据需要在输入目标坐标，移动终端将显示目标坐标的位置，测量工程师可根据手机提示定位目标坐标；此外，本发明还提供了简易的坐标间距离计算工具。具体测量方法如下：
第一步：打开移动终端(为提高测量精度同时打开GPS定位系统)，在工程控制网点正上方输入当前工程控制点坐标，本系统将输入的坐标转换为当前经纬度并保存记录。
第二步：输入待测目标坐标，根据目标坐标转换的经纬度定位并测量、放样。根据上述的坐标转换为经纬度的定位方法，根据已保存的工程点实时测量，随着经纬度的不断变化，实施转换的坐标同时变化。直至定位到目标经纬度并将其转换为当前坐标。计算两点之间的距离。根据两点坐标计算出两点之间的距离。
本发明所采用的移动终端是一款辅助坐标定位工具，其定位需要参照于已知的80坐标系坐标点(工程点)。
工程点是在工地中经过精密设备测量出来的施工参考点，这些点的经纬度数据可测，80坐标系坐标值已知，因此，在工程点坐标基础上加上或减去偏移量，就能到的目标点的坐标。如图3所示，O点代表80坐标系坐标原点(0,0)，O’代表工程点(x1,y1)，如果再以O’为原点建立小坐标系，则大坐标系中的任意一点都可以用相对于小坐标来表示。如图3中P点，其在小坐标系中相对O’的坐标是(x’,y’)，则将其放大到80坐标系中，相对O点的坐标就是(x1+x’,y1+y’)。
由于在本发明的使用情境中，O’点(即工程点)的所有数据已知或可测，因此本发明中建立坐标系直接以O’为原点进行建立，且坐标原点的值不是(0，0)，而是该工程点在80坐标系中相对大地原点的坐标(x1,y1)。因此将图3简化为图4所示。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种采用带有GPS定位功能的移动终端进行工程测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)设置坐标系：
到达工程点，定位工程点的GPS坐标：经度lon1和纬度lat1，同时输入工程点的80坐标系坐标数据(x1,y1)；
2)以工程点为原点建立虚拟坐标系；
3)定位目标点P：
到达需要定位的目标点之后，利用GPS定位当前点的经纬度坐标：经度lon2和纬度lat2；
4)计算目标点P相对原点的位移差；
已知相对原点X轴方向的位移差能够用纬度差代替计算，相对原点Y轴方向的位移差能够用经度差代替计算；
在任意经线上，纬度相差1°，距离相差111100米；零度纬线上经度每相差1°，距离相差111100米，向两极递减时，在纬度n°处经度每相差1°，距离则相差111100×cos(n°)米；
南北和东西方向相对虚拟坐标系原点的位移计算公式如下：
x′＝(lat2-lat1)×111100
y′＝(lon2-lon1)×111100×cos(lat1°)
其中，x′为目标点相对原点x轴方向的位移，y′为目标点相对原点y轴方向的位移；
5)还原目标点P到80坐标系中：
x2＝x1+x′
y2＝y1+y′
得到目标点的80坐标系坐标值(x2,y2)；其中，x1为原点在80坐标系中的x坐标，y1为原点在80坐标系中的y坐标。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN102564407A (zh) * | 2011-12-14 | 2012-07-11 | 陕西千山航空电子有限责任公司 | 一种直升机森林救火林火定位方法 |
| CN103438887A (zh) * | 2013-09-18 | 2013-12-11 | 上海海事大学 | 用于移动机器人定位与环境重构的绝对坐标获取方法 |
| CN104123695A (zh) * | 2014-06-23 | 2014-10-29 | 唐文兴 | 一种实现坐标转换方法 |
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2017
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