实时动态（RTK）测量中坐标转换参数计算的几种方法的研究
王高阳摘 要：RTK所接收到的数据是WGS-84坐标系下的数据，而我们使用的坐标系一般是1954 北京坐标系、1980年国家大地坐标系以及一些城市工矿使用的独立坐标，因此，需要将 RTK 接收到的WGS-84 坐标转换成我们工程所使用的坐标系坐标。为此，如何计算这些坐标系统转换参数成为RTK使用过程中的一个非常重要的环节。关键词：GPS-RTK；测量坐标转换；参数计算DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.高精度、高效率的RTK实时测量的应用范围广，在行业内广受欢迎，受到了前所未有的重视。结合目前的GPS定位技术在民用层面，如何生动地反映上述优势，其中一个重要的技术环节是正确和实时地获得当地的坐标转换参数。1 RTK实时测量坐标参数转换RTK所接收到的数据是 WGS-84 坐标系下的数据，而我们一般使用 的坐标系是 1954 北京坐标系、1980 年国家大地坐标系以及一些城 市工矿使用的独立坐标，因此，需要将 RTK 接收到的 WGS-84 坐标转换成我们使用的 1954 北京坐标系坐标或 1980 年国家大地坐标系坐标或城市工矿使用的独立坐标系坐标。为此，如何计算坐标系统 转换参数成为 RTK 使用过程中的很重要的一个环节。 根据 RTK 的原理，参考站和流动站直接采集的都为 WGS84 坐标， 参考站一般以一个 WGS84 坐标作为起始值来发射，实时地计算点位 误差并由电台发射出去，流动站同步接收 WGS84 坐标并通过电台来 接收参考站的数据，达到固定解，实时得到高精度的相对于参考站的 WGS84 三维坐标。2 三参数转换设任意点在 o1 和 o2 为原点的两坐标系中坐标分别为 x1i，y1i， z1i 和 x2i，y2i，z2i，则三参数转换模型为 三参数公式表明两个空间直角坐标系尺度一致，且各坐标轴相互 平行。从以上可以看出，三参数转换只需一个已知坐标点，这种方法已知点可以是国家坐标系下的坐标或坐标系和 WGS-84 坐标系之间的旋转很小。此方法都适用于客户对坐标精度要求不是很高的情况，随着移动站离基准站距离的增加，精度越来越低，根据在实际工作中的应用，仅适用于1㎞?左右的测量范围，一般很少应用。3 四参数转换平面四参数坐标转换方法是一种降维的坐标转换方法，是由三维空间的坐标转换转化为二维平面的坐标转换，避免了由于已知点高程系统不一致而引起的误差。即四参数是一种平面直角坐标系的转换模型。 设任意点在 o1 和 o2 为原点的两坐标系中坐标分别为 x1i，y1i 和 x2i，y2i，则四参数转换模型为公式中，ΔX、ΔY为平移参数，m 为尺度因子，а为旋转量。 从上述模型可以看出，四参数是一种平面直角坐标系的转换模型， 需要两个国家坐标系已知点坐标或地方坐标系已知点坐标。四参数适用于10㎞?左右的测量范围，并且没有高程擬合面，在对高程要求稍高的工程测量中并不适用。4 七参数转换两个椭球间的坐标转换，一般而言比较严密的是用七参数布尔莎模型，即 X 平移（ΔX）， Y 平移（ΔY）， Z 平移（ΔZ）， X 旋转（WX）， Y 旋转（WY），Z 旋转（WZ），尺度变化（DM ）。七参数的控制范围较大（一般大于50㎞?）。需要强调的是七参数并不固定，不同地区有不同的数值。七参数法比三参数法、四参数法具有明显的优势，是现在RTK作业应用过程中坐标转换方法的主流。主要体现在如下几点：（1）能够保证GPS测量的稳定性，并且适用于控制点覆盖范围内的任何区域。（2）使用七参数测量时，基准站的位置相对灵活，可以选择在控制网内任意位置。（3）七参数控制范围更大，测量精度更高。七参数转换主要有以下方法及应用：（1）借助专业化的卫星定位接收机准确获得WGS-84的具体化大地坐标，然后在此基础上进行转换，一般情况下需要将其转换为西80的标准大地坐标，接下来，在高斯投影的基础上实现西安80位置的大地坐标向着平面直角坐标进行转换。（2）利用卫星定位接收机首先测得WGS-84大地坐标，之后再借助高斯投影进一步将其转换为椭球之下的平面直坐标，也就是X、Y以及h84，最后，在平面坐标系背景之下，把WGS-84位置的平面坐标有效转换为西安80的平面坐标。从应用范围角度出发，一般情况下七参数的实际应用范围不会超出50平方公里，相关工作人员在就转换参数进行准确计算的时候，必须要高度重视以下几个方面的内容：参数转换期间的公共点在位置选取方面应该选择测区四周以及中心，做到均匀分布，目的在于不断提升转换的精度值，最大限度运用多个公共点，然后保证每一个点都可以完全且相对均匀的覆盖到整个需要转换的区域，需要值得注意的是，相关工作人员还必须要留取适当的检查点，将其作为检核。若测区周围存在精度值相对较高的西安80平面控制网，需要借助GNSS系统实施静态化观测，最终获得WGS-84大地坐标。若项目当中的甲方并不能够提供准确化的WGS-84大地坐标以及西安80大地坐标转换参数，需要运用第二种方法在多次求解的基础上获得。从平面位置计算精度角度来看，这两种参数转换的残差都相对较小；然而就高程而言，空间直角坐标在转换方法精度方面却相对较高。5 结语值得注意的是，布尔沙七参数模型是定义在不同的两个空间直角坐标系下的不同坐标基准之间的转换参数。所以求解七参数时使用的应该是大地高（H）。但在工程测量应用过程中，北京54坐标系或者1980西安大地坐标系的大地高是难以获取的。但是上述两种坐标系的控制点的正常高是易于获取的。因此可以使用水准高程来代替北京54坐标系或者1980西安大地坐标系下控制点的大地高。这种近似取值的方法转换得来的同样是由于大地水准面不规则性而体现出高程转换的残差。如果需要精确的正常高度，高程转换残差可以采用拟合高程拟合模型来进行。在七个参数的正常高度增加一个校正，以获得精确的正常高度。将大地高度替换为正常高度，以此来作为高度约束，相当于基准椭球的选择，椭球的本质就是选择一个跟大地水准面相吻合的测区，在地形起伏相对较小的测区转换过后的高程精度易于满足工程测量领域的需求。参考文献：[1]宋强.RTK测量法在某多金属矿区普查中的应用[J].科技风，2013（02）：88+105.endprint
山东工业技术
2017年15期
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文件会存储在手薄里，看下你用的型号的说明书，或者应该可以在工程属性里查到文件位置。我用过Z-MAX 的 在你外业采集的工程文件里有一个导出的选项，你可以找一找，然后会提示你导出为何种格式，选一种，在后面的操作中会又存储位置的选择，里面有默认的路径。导出后到那个文件夹找，复制出就行了~~
采纳率：25%
首先将项目中的数据到处固定格式或者自定义格式，基本上job或者csv文件。然后通过数据线连接电脑，（如果你用的是tsc2的话可以直接用U盘）将路径下的数据复制出来就可以了。如果你没手动设置的话数据会存在trimble data文件夹里面！
直接复制出来就OK了啊！
我用的是天宝（trimble）的，天线型号5800。在野外，先在基地架好基站，注意基站卫星天线的位置要固定一点，电台天线无所谓，只要地方空旷就行。然后就背着流动站出去了，一般活动半径几公里吧，在外面就具体需要进行操作了有人回答过了，比较全面，就是不知道那位用的什么型号
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请教关于RTK和坐标转换的凝问！
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看过很多关于坐标转换的资料。越看越糊涂。从WGS-84到BJ-54或XA-80或当地坐标过程中。1.为什么通过布尔莎模型求解七参数转换后还要进行高斯投影转换。到底是怎么回事？高斯投影计算不是可以直接把WCS-84经纬度转换为高斯平面坐标吗？2。布乐莎模型七参数计算和高斯投影计算在转换过程中具体是用在那个转换阶段？（看资料了解到，WGS-84到BJ-54或XA-80或当地坐标的转换过程为（如下）3.我们通常用GPSRTK作业时，不进行点校正前所测的坐标是那个坐标系下的？也就是说点校正是指那个阶段的坐标转换？4.RTK是不是通过内置软件，把测得的WGS-84坐标已经转换为我们设置好的坐标系（BJ-54，XA-80）下的坐标，点校正只是从BJ-54或XA-80到当地坐标的转换呢？5.个人理解，是不是不同椭球空间坐标到空间坐标转换时用七参数，再由空间坐标转换平面坐标时用高斯投影呢？如果是这样可是高斯正算就是把经纬度转换平面坐标的呀！那空间坐标不就和大地坐标一样了也是用经玮度了吗？这是显然不对的，这又是怎么回事？糊涂啦……！请高手赐教！谢谢！
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这个问题你可以看看这里有解释http://www.lvye.org/modules/lvyebb/viewtopic.php?view=1&post_id=1367676文章太长复制不过来实际主要就是这句话：GPS三维无约束平差结果进行了两种方法的数据处理：第一种是布尔莎七参数坐标转换；第二种是布尔莎五参数坐标转换。它们均是从WGS-84大地坐标系转化到BJ-54高斯投影坐标。在RTK测量的时候不用管这些 你只要做完静态控制然后用GPS平差软件算出RTK可用的参数就可以用了 之前必须知道你所在的地区是3度带还是6度带 中央子午线处于哪就可以了
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我给你转过来。 第一章 绪论1.1概述坐标转化并不是一个新的课题，随着测绘事业的发展，全球一体化的形成，越来越要求全球测绘资料的统一。尤其是在坐标系统的统一方面.原始的大地测量工作主要是依靠光学仪器进行，这样不免受到近地面大气的影响，同时受地球曲率的影响很大，在通视条件上受到很大的限制，从而对全球测绘资料的一体化产生巨大的约束性。另外由于每一个国家的大地坐标系的建立和发展具有一定的历史特性，仅常用的大地坐标系就有150余个。在同一个国家，在不同的历史时期由于习惯的改变或经济的发展变化也会采用不同的坐标系统。例如:在我国建国之后，为了尽快搞好基础建设，我国采用了应用克氏椭球与我国实际相结合的北京54坐标系;随着经济的发展北京54坐标系的缺陷也随之被表露的越来越明显，特别是对我国经济较发达的东南沿海地区的影响表现得更为明显，进而我国开始研究并使用国家80坐标系。在实际生活中，在一些地区由于国家建设的急需，来不及布设国家统一的大地控制网，而建立局部的独立坐标系。而后，再将其转换到国家统一的大地控制网中，这些坐标系的变换都离不开坐标值的转化.在国际上，随着1964年美国海军武器实验室对第一代卫星导航系统─NNSS的研制成功，为测绘资料的全球一体化提供了可能。到1972年，经过美国国防部的批准，开始了第二代卫星导航系统的开发研究工作，即为现在所说的GPS。此套卫星导航系统满足了全球范围、全天候、连续实时以及三维导航和定位的要求.正是由于GPS卫星的这些特性，这种技术就很快被广大测绘工作者接受。是由于坐标系统的不同，对GPS技术的推广使用造成了一定的障碍。这样坐标转换的问题再一次被提到了重要的位置。为了描述卫星运动，处理观测数据和表示测站位置，需要建立与之相应的坐标系统。在GPS测量中，通常采用两种坐标系统，即协议天球坐标系和协议地球坐标系。其中协议地球坐标系采用的是1984年世界大地坐标系(Word Geodetic System 1984─WGS-84)其主要参数为:长半轴 a=6378137; 扁率 f=1:298..而我国采用的坐标系并不是WGS-84坐标系而是BJ-54坐标系，这个坐标系是与前苏联的1942年普耳科沃坐标系有关的，其主要参数为:长半轴 a=6378245; 扁率 f=1:298.3.这就使得同一点在不同的坐标系下有不同的坐标值，这样使测绘资料的使用范围受到很大的限制，并且对GPS系统在我国的广泛使用造成了一定的约束性，对我国的测绘事业的发展不利。为了解决这个问题，我国的测绘工作者做了大量的工作，并且已经有许多使用的商品化软件投入市场，其中以七参数法用的最为普遍。本次也正是在这个理论基础之上进行的，但是由于此方法中参数较多，对于一部分GPS用户来说不容易使用足够的已知点坐标求解。并且现在国内所使用的坐标转换程序大多使用国外软件，除了成本较高以外，也不利于推广使用，同时大多软件中没有对参数进行检验的过程，为了能够较好的解决这个问题，为了使我国的GPS用户没有后顾之忧，提出了这个课题。1.2 本课题的研究任务研究本课题的任务是基于七参数法原理，利用相应的数学知识（主要使用到了最小二乘法）求解出由WGS-84向BJ-54坐标系转化的七参数值，再计算相应的BJ-65坐标系的坐标，最后通过高斯正算公式完成高斯投影坐标的计算。通过本次毕业设计基本完成了七参数的求解工作，所得出的结果可用于不同区域内，精度要求不太苛刻的、不同空间直角坐标系之间的坐标值的转化，可以减少已知点的数目，降低使用条件和计算成本，以便于在国内推广应用。第二章 GPS概述2．1 全球定位系统简介GPS系统，即全球定位系统，是由美国陆海空三军联合研制的一种新的卫星导航系统。它的结构包括：1. GPS卫星星座。由分布在6个轨道平面内的24颗GPS卫星组成。2. 地面监控系统。包括一个主控站、三个注入站和五个监控站及其它的通信系统和辅助系统，其主要功能是收集数据，编算导航电文，向用户发送广播星历及精密星历。3. GPS信号接收机。它是用来接收、跟踪、变换和测量来自GPS卫星的信号，提供用户状态参数的一种电子设备。2．2 GPS卫星测量原理定位应用基本原理：GPS接收机产生与卫星发射相同的伪随机码，由机内延迟锁相环使复制码与卫星输入码对准，求出信号传播时间，推算出卫星至接收机的距离。通过接收来自4颗或4颗以上卫星的信号，使用空间后方交会原理，求出接收机安置点的三维坐标和参数，达到定位的目的。测量应用是使用两台或两台以上的接收机在待测点上同步观测卫星。通过测定载波相位差，依据相位的线性组合（单差，双差，三差）和求出的整周模糊度，来测定两点或多点空间坐标的三维坐标增量。其精度可达1─2PPM（相对定位精度）。2．3 GPS在工程上的应用GPS是多功能、高效、快速和高精度的定位系统。该系统应用于是一种崭新的技术方法和手段。它具有测量精度高，观测时间短，数据管理快，成本低等优点。作为GPS工程控制网，要求点位精度都要达到施工所需的精度，由于WGS-84椭球大地高转换为正高或正常高还没有达到工程要求，故GPS控制网主要用
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第三章 坐标系统3．1 WGS-84坐标系WGS-84坐标系是美国国防部研制确定的大地坐标系，是一种协议地球坐标系。WGS-84坐标系的几何定义是：原点是地球的质心，空间直角坐标系的Z轴指向BIH（1984。0）定义的地极（CTP）方向，即国际协议原点CIO，它由IAU和IUGG共同推荐。X轴指向BIH定义的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z，X轴构成右手坐标系。WGS-84坐标系是对NSWC9Z-2（NNSS卫星多普勒定位系统的一个参考坐标系）的修正。WGS-84椭球采用国际大地测量与地球物理联合会第17届大会测量常数推荐值，采用的两个常用基本几何参数：A=6378137m; f=1:298..3.2 国家大地坐标系我国目前常用两个国家大地坐标系，即1980年国家大地坐标系（C80）和1954年北京坐标系（旧BJ-54）。两者都是参心大地坐标系统3．2．1 1954年北京坐标系旧BJ-54系是建国初期我国根据苏联1942年普尔科夫坐标系的起算数据传算过来的坐标系，它是普尔科夫系的延伸。归结其要点为：1. 北京坐标系的参考椭球是属于克拉索夫斯基椭球常用基本参数如下：长半轴 a=6378245m±2m扁率 f=1:298.32. 旧BJ-54坐标系的大地原点在前苏联的普尔科夫；3．采用多点定位进行了椭球定位；(1).高程基准为1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面；(2).高程异常以前苏联1955年大地水准面重新平差结果为起算数据，按我国天文水准路线推算而得。3．2．2 1980年西安大地坐标系1978年在西安召开的<>会议上，专家们建议建立我国新的大地坐标系，以改正旧BJ-54坐标系的诸多缺点，1980年完成天文大地网平差，故称为1980年国家大地坐标系（简称C80）。归结1980年大地坐标系的要点为：1. 该坐标系大地原点定在我国中部，即陕西省泾阳县永乐镇。2. 采用IUA和IUGG 1975年推荐的地球椭球参数：长半轴 a=6378140m 扁 率 f=1:298.2573. 定向明确：1980年国家大地坐标系的椭球短轴平行于地球质心指向地极原点JYD（1968。0）方向，起始大地子午面平行于格林尼治平均天文台的子午面；3. 椭球定位参数以我国范围内高程异常值平方和等于最小为条件求定；4. 大地点高程以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准；5. 建立两套1980年国家大地坐标系和地心坐标系。前者是在后者的基础上通过精确求定位坐标变化参数，换算成地心坐标。3．2．3新1954年北京坐标系（新BJ-54）新1954年北京坐标系（整体平差转换值）是由1980新国家大地坐标系派生得来的，是作为老54系到80系的过渡而存在的。将其与80系和旧54系比较，归结其要点为：1. 采用克拉索夫斯基椭球参数：长半轴 a=6378245m扁 率 f=1:298.32. 多点定位。参心虽和老54系参心不一致，但十分接近。3 定向明确。坐标轴方向和起始大地子午面与80系相同。坐标轴的旋参数等于零。4. 大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇，但与80系大地原点大地起算数不同。5. 大地点高程以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准。6. 提供的坐标是1980年国家大地坐标系整体平差转换值，坐标精度和80系的坐标精度完全一样。新老54系不存在椭球差异和定位差异，两系统同一点坐标的不同主要是由于一个是全国统一平差的结果，另一个是局部平差结果的缘故产生的。3．3 不同空间大地直角坐标系的转换一般包括地心直角坐标系与参心直角坐标系转换及不同参心直角坐标系的转换。根据转换参数的不同转换，模型有很多种，如三参数法，七参数法，九参数法，十参数法等。下面简介三参数法和七参数法。1 三参数法两个坐标系的坐标轴平行，仅有原点不同，也就说只有平移参数，采用三参数法。模型如下：1． 七参数坐标转换模型两个坐标系除平移参数外，坐标轴还存在旋转参数及尺度比参数，共七个参数，转换模型有布尔莎、莫洛金斯基及范士公式。本文简介布尔莎公式，其余两种参见有关文献。模型如下：其中，m为尺度比参数， 为旋转参数， 为平移参数。
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第四章 GPS工程网数据后处理的过程和内容4．1 后序数据处理简介GPSGPS相对定位前序数据处理方法解求出两个端点的大地坐标差（dB，dL，dH）或属于空间直角坐标系的坐标差（dX，dY，dZ），一般定义被观测的两端点的边线为GPS的观测基线，所得到的坐标差即为相应基线的基线解。同时，GPS绝对定位的精度很低，不能在中加以应用，GPS观测网是一个局部独立的自由网，其网点的坐标基准和方位基准相对于实际存在的各种国家统一的坐标系或局部坐标系都是未知的。GPS相对定位的基线解由GPS接收机的随机软件或第二家软件开发商提供的基线解算软件解求。这以后的全部工作便属GPS观测后序数据处理的领域，即GPS测量后序数据处理就是对GPS基线结果具体应用。GPS测量后序数据处理的目的即为：1． 提取GPS网的基线结果；2． GPS基线网的独立平差；3． GPS基线网测量成果到地面坐标系的转换。下面将按照计算步骤的先后，对GPS后序数据处理每个部分的内容予以简述。4．2 GPS后序数据处理过程1. 挑选并汇总独立基线GPS测量时，n台接收机的同步观测值可以两两结合，通过计算将得到多于(n-1)条的基线。但是，其中只有(n-1)条基线是独立的，进行平差计算的时候只能让(n-1)条独立基线参与平差计算。2. 提取三维基线解并组成三维基线结果文件在基线解算软件提供的基线解文件中，除了包含有两个点的点名、坐标差、测量的时段号，还记录了许多用作他途的其它信息。应该把分散在各个解算结果文件中的真正有用的信息提取出来，并按照较为合理的格式组织汇总到一个三维基线结果文件中去，作为输入数据提供给后序有关的计算，提取三维基线解就是提取后续各种数据处理需要的四个基本要素：a. 基线两端点的点名；b. 基线端点的三维近似坐标；c. 基线向量及其方差、协方差；d. 测量的时段号。3. GPS网点三维坐标的概算对GPS网点进行三维坐标的概算，以某一网点的单点定位坐标为基准，根据解算出来的坐标差，推倒出其它两点的坐标，从而为GPS网三维平差提供相对关系较为精确的GPS网点三维近似坐标。4. 三维基线投影到高斯平面上将三维基线解的投影分解为基线两个端点的投影。 利用高斯投影变换的公式将一个端点投影到高斯平面上，另一个端点用第一个端点坐标加上基线解向量作为三维坐标进行投影。然后重组基线解。此外还存在投影高度的问题，简易作法就是将标准椭球的长半径加上投影面高度作为与右影高程面相吻合的投影椭球体的长半径。5. GPS网点二维网坐标概算经过坐标概算之后的GPS网点三维近似坐标直接投影到高斯平面上，所得到的GPS网点的二维近似坐标之间相对关系同样较为精确。但是为了与地面局部坐标系相联系，还应该利用一个或一个以上的地面已知点将GPS网平移，旋转到与地面已知点较为接近的位置。6．GPS三维及二维网平差相对与实际存在的各种地面坐标系，GPS测量得到的基线网的位置和方位基准都是未知的，该网与地面局部坐标系之间存在平移，旋转和比例三种系统转换参数；其次，观测网中总不可避免存在着测量误差。因此，必须利用足够的地面已知点对GPS网进行平差或拟合，把GPS测量结果转换到地面局部坐标系中。4．3 GPS数据后序处理的结果经过GPS数据后序处理，将GPS测量成果（三维基线解）转换到局部坐标系中，得到我们需要的点的地面局部坐标系的坐标及所需边长。第五章 WGS84BJ54两种空间直角坐标系的转换目前，GPS被大量地应用到旧城市控制网的改造和扩展中，工程控制网的建立，测量成果一般都要同时提供54系和80系高斯平面坐标以及独立坐标，而GPS测量成果属于WGS―84系的，因此将WGS―84系转化为54系或80系就显得非常必要和迫切，下面就试着讲座一下由WGS―84系到54系高斯平面坐标的转换过程与方法；并试着进行了计算程序的编制。5．1数学模型的建立WGS―84 椭球与BJ―54坐标系所属的克拉索夫斯基椭球有差异，因此要将WGS―84系空间直角坐标系转化到54系高斯平面坐标，首先得完成WGS―84椭球到克拉索夫斯基椭球的转代，数学模型采用布尔莎公式：对该公式精加变换解算这七个参数，至少要用到三个已知点，采用间接平差模型进行解算：其中： V 为残差矩阵;X 为未知七参数;A 为系数矩阵;L 为闭合差解之：解得七参数，每输入一坐标值，就能求出它在新坐标系中的坐标。有时在转换精度要求不太高时，也可采用五参数布尔模型（去掉旋转参数 ）这样，模型就为：解算时只需两个已知点即可，解算方法与七参数法完全相同。5．2由空间直角坐标到大地坐标的转换5.1节只求解出点在克拉索夫斯基椭球的坐标，它还不能作为工程网的依据：要将它转化为高斯平面坐标必须还要将其先从空间直角坐标转化为大地坐标：由《控制测量学》我们知道：显然很容易知道：但大地纬度B的计算比较复杂，通常采用迭代法：如图所示：，由图可知：上式右端有待定量B ，需迭代计算，迭代时可取用B的初值B1计算N1和sin B1，将上式进行第二次迭代直至最后两次B 值之差小于允许误差为止。计算出了B值，大地高也可得出
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可参考一下《GPS RTK测量技术实用手册》这本书
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他一定是哪里做的不够好，别替他瞒着了，告诉我们吧~
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