GPS控制网的建立或复测,一般可以利用稳定点的三维地心坐标起算,进而在三维空间进行向量网平差,得到各控制点的三维坐标后转换到相应的高斯平面上以便工程使用;也可以直接将GPS三维向量转换为二维平面向量,进行平面平差后得到相应的高斯平面坐标结果。这两种方法都是严密方法。但在测量实践中,在下列情况适宜采用二维数据处理方法。
(1) 采用三维基线向量约束平差的前提是,已知的三维坐标精度可靠。但是因为布设的控制点所在地区(特别是我国东部沉降位移较大的地区)有可能在沉降区域或局部沉降区域,在一定时间内,在沉降区域内控制点通常发生垂直位移较为显著,而平面位移则较小。此时控制点的三维坐标已发生变化,不宜作为三维起算点,也不宜采用三维约束平差。因高程位移显著,而平面位移变化较小,或相对较稳定,因此宜采用二维平差方法。
(2) 由于高程异常值不易精确求得,大地高与正常高的关系不易准确确定,二维坐标(如1954坐标)难以转换为三维坐标,但三维坐标却较容易转换为二维坐标,因此将三维坐标转换为平面二维坐标后更容易处理。
(3) 当GPS控制网精度不很高(如C级及以下等级、CPII控制网等)或测区较小(如铁路CPII控制网约束在CPI控制网上)时,将三维向量转换为平面二维向量,采用平面二维平差,去除了高程分量,因此可以在外业测量时不必量取GPS天线高,这会给外业工作带来很大的方便,对精度没有显著影响,同时减少出错机会。
工测通GSP软件将GPS三维基线向量转换到工程独立坐标系所属的高斯平面上的二维基线向量,然后进行GPS平面向量网的平差处理,得到工程平面坐标系坐标,并与直接采用三维基线向量平差后通过坐标转换得到的二维坐标结果一致。消除了传统方法中将三维基线向量转换至参考椭球高斯平面的二维基线向量,然后对转换后的基线向量观测值施以平移、旋转和尺度参数,在地面网所属平面坐标系中建立平差方程,通过平差解算得出坐标成果存在的明显差异问题。