手持GPS坐标系转换方法[精华].doc

手持GPS坐标系转换方法 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I．-1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8O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8O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定位的坐标转换方法提出 一种新的思路。 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8O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6O～150 In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，作者经反复试验， 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。 2 参数变化在坐标系转换的规律 作者曾在陕南某地从事物探电法工作时，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—XXX0433．217；Y—XXX67605．110，三角点位于汉江南 岸，视野开阔，有利于GPS观测。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 m 时，在已知点上读取若干组数据， 取得其平均值为x—XXX0445；Y—XXX644。此值作为WGS84与BJ54坐标系之间转换的 过渡坐标。 如下表所示，利用GPS自带软件‘MAPSOURCE’，分别变化不同的参数，研究DX、 DY、DZ变化时，过渡坐标X0、Y0的变化规律。 表1 同点位变化不同坐标参数过渡坐标变化规律统计表 Tab．1 Changes in transitional coordinates of different coordinate parameters in different points X0 Y0 DX DY DZ X1 Y1 △ X △ Y XXX0445 XXX644 1OOO O O XXXO25O XXX584 — 195 940 XXX0445 XXX644 — 10O0 O O XXX0640 XXX704 195 ——940 XXX0445 XXX644 O 1000 O XXXO952 XXX986 5O7 342 XXX0445 XXX644 O 一10O0 O XXX9938 XXX302 — 5O7 ——342 XXX0445 XXX644 O O ，10O0 XXX9605 XXX633 ——840 — 11 XXX0445 XXX644 O O 一1OOO XXX1385 XXX655 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，△X —X1一X0， △Y—YI—Y0；X、Y的变化率为△X／DX*100 、△Y／DX*100 、△X／DY*100 、 △Y／DY*100 、△X／DZ*100 、△Y／DZ*100 一通