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手持GPS坐标系转换方法 陕西省地质调查院 杜大彬 陈书让 张宽房 张开盾 李明贵 （西安市大兴东路12号 710016） 摘 要 导航型手持GPS目前在中小比例地质调查等领域得到广泛应用，由于坐标系之间存在差异，在实际应用过程中，必须将手持机的WGS84坐标系转换为我国应用的BJ54或西安80坐标系。坐标转换的准确与否，直接影响到工程测量定位的精度，传统的坐标转换计算所需要的起算资料不易收集，计算过程过于繁琐，非专业人员难以掌握。本文根据收集的三角点BJ54坐标（或西安80坐标），和现场测定的过渡坐标，求出各参数在本工作地区的变化率，建立参数方程，反向求出适合于当地的各项改正参数，方法简便易行，为手持GPS测定坐标转换方法提出一种新的思路。 关键词：坐标转换 WGS84坐标系 BJ54坐标系 过渡坐标 变化率 随着技术的不断完善，导航型GPS的定位精度及功能较之以前有很大提高。它以其全天候工作、携带方便、数据记录及回放快捷等功能，倍受使用者青睐。经过参数校正后的GPS，其平面精度完全可以取代地形图定点，因而在中小比例尺地质矿产调查数字填图、地球物理、地球化学勘探野外作业的点位测量中有着广泛的应用前景。 坐标系转换问题提出 由于GPS卫星星历是以WGS84坐标系（经纬度坐标）为依据而建立的，我国目前应用的地形图一般采用1954年北京坐标（以下简称BJ54坐标）系或西安80大地坐标系，不同的坐标系之间存在平移和旋转关系，在不同地区，同一点位的WGS84坐标值与我国应用的坐标系的坐标值，有约60—150米的差值。在实际应用中，不同的坐标系必须进行坐标转换。由于手持机测量通常是短时间近似测量，采用单次测量或多次测量值取平均值，一般不作差分处理，从某种意义上讲，手持机的相对定位精度受其接收信号强度影响，坐标转换参数的准确与否，直接影响其绝对定位精度。 坐标转换的关键是求出不同坐标系之间的坐标转换参数，在实际工作过程中，坐标系统的转换通常采用方法是在应用区域内GPS“B”级网内，收集三个以上网点的WGS84坐标系B、L、H值及我国坐标系（BJ54或西安80）B、L、h、x（高程异常），按其参考球体的投影方式，计算各参数的差值。由于各地GPS建网及重力研究工作程度不同，通常在某些地区，常用参数尤其是高程异常，一般不易收集，并且其计算过程较为繁琐。 为了寻求一种快捷、方便、精度满足工作要求的GPS坐标转换方法，笔者经反复试验，总结出坐标转换的一些规律。以台湾GARMIN仪器公司的ETREX VISTA（展望）机型使用为例，这里给出一种只用一个三角点，推算其BJ54（西安80）坐标改正参数的方法。 参数变化在坐标系转换的规律： 笔者曾在陕南安康某地从事测量工作时，特意在一已知三角点作GPS参数变化试验，该三角点的BJ54坐标值为：X=3640433.217;Y110，三角点位于汉江南岸，视野开阔，有利于GPS观测。所用机型为台湾GARMIN公司产ETREX VISTA（展望）型手持GPS，在观测时设置当地中央经线、DA、DF等参数，DX、DY、DZ均为0，在星况稳定且仪器显示估计误差为5米时,在已知点上读取若干组数据,取得其平均值得X=3640445;Y=367644。此值作为WGS84与BJ54坐标系之间转换的过渡坐标X0、Y0. 如表1所示, 利用GPS自带 ‘MAPSOURCE’回放软件，分别如下变化不同的参数,研究DX、DY、DZ变化时，过渡坐标X0、Y0的变化规律. DX、DY、DZ变化时X1、Y1变化规律 表1 X0 Y0 DX DY DZ X1 Y1 △X △Y 3640445 367644 0 0 0 3640445 367644 0 0 3640445 367644 1000 0 0 3640250 368584 -195 940 3640445 367644 -1000 0 0 3640640 366704 195 -940 3640445 367644 0 1000 0 3640952 367986 507 342 3640445 367644 0 -1000 0 3639938 367302 -507 -342 3640445 367644 0 0 1000 3639605 367633 -840 -11 3640445 367644 0 0 -1000 3641385 367655 840 11 为便于理解,这里将DX、 DY、 DZ分别设置为0时现场测定的坐标定义为X0、Y0；X1、Y1为相应DX、DY、DZ变化后对应于过渡坐标X0、Y0变化后的值,当DX=0、DY=0、DZ=0时，X1=X0、Y1=Y0。 △X =X1-X0,△Y=Y1-Y0；△X/DX*100