坐标体系转换.pdf

手持 GPS 在林业上的应用及使用方法 凉山州调查规划设计院 王凯 杨旭东 一、坐标体系转换 GPS 单点定位的坐标以及控位中解算的基线向量属于 WGS84 大地坐标系，因为 GPS 星历 是以 WGS84 坐标系为根据建立的。而森林调查中样地（点）的布设，实际使出的各种比例尺 的地形图属于带有地方特色的 1954 年我国北京坐标系或 1980 年国家在地坐标系，由于我们 国家的地方坐标系与 WGS84 坐标系之间的坐标原点、坐标轴 X、Y、Z 的指向以及有关常数的 取值等不完全相同。同时 WGS84 坐标系与 BJ—54 坐标系对地面点的坐标位置格式也不相同， eTrex 机设定的 WGS84 坐标是以度、分、秒（Hddd0mm`sss.s``）或度、分、分（Hddd0mm.mm`） 为基准的坐标格式,BJ—54 坐标系各种比例尺的地形图是公里网的(公里)形式表示点的坐 标格式.因此,在实际使用中必须进行坐标系统的转换,即将 eTrex 机出厂状态的 WGS84 坐标 系统改设为我国 BJ—54 坐标系统(UserGrid)，将度、分、秒（Hddd0mm`sss.s``）或度、分、 分（Hddd0mm.mm`）改设为公里网坐标系统，精确到米。中央经度=（当地经度÷6+1）×6－ 3，投影比例：1 东西偏差：500000 南北偏差：0。 二、坐标转换参数的计算 大地坐标系与直角坐标系的关系：大地坐标系中的参考面是通过长半轴为 a，短半轴 b 为旋转的椭球面。椭球面几何中心与直角坐标系原点重合：短半轴与直角坐标系的 z 轴重合。 因此，对同一空间点来说，大地坐标系 WGS84 的纬度 B、经度 L 和高程 H 与 BJ—54 坐标系 的三维直角坐标 X、Y、Z 间的转换关系如下： X=（N+H）cosBcosL N=a/(1－e2sin2B)0.5 Y=(N+H)cosBcosL e2=(a2－b2)/a2 Z=[N(1－e2)+H] 将本地某个三角点的 BJ—54 坐标系的 B、L、H值及该点的 WGS84 坐标系的观测值 B、L、 H 分别代入（1）式计算出该点的三维直角坐值 X84、Y84、Z84、与 X54、Y54、Z54。式中 H 为高程，各自的卯西圈曲率半径 N、第一偏心率 e2 取值，请参见 eTrex 机操作物册或测量 教科书。 由于不同坐标系之间存在着平移与旋转关系，所以，还应将计算得到 WGS84 坐标系与 BJ－54 坐标系之间的三维直角坐标值用下式求其改正数： DX=X84－Y54 DY=X84－Y54 DZ=X84－Y54 此外，涉及到坐标转换所需的另外 2 个参数，椭球长半轴差 DA 与椭球扁平率差 DF，分 别为不需计算的固定常数—108 和 0.0000005。 为了稳定，最好计算 3 个以上本地三角点的三维直角坐标值改正数，并取其平均值。 三、坐标转换参数的输入 将DX、DY、DZ、DA、DF 转换参数及其它参数按 eTrex 机操作手册中的有关操作输入机内。 在此需对中央子午线经度的确定与输入略作说明。在森林调查中，使用的图面材料