手持gps坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法

1、手持GPS坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法陜西省地質(zhì)調(diào)查院杜大彬陳書讓張寬房張開盾李明貴（西安市大興東路12號(hào)710016）摘要導(dǎo)航型手持GPS目前在中小比例地質(zhì)調(diào)查等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，由于坐標(biāo)系之間存在差異，在實(shí)際應(yīng)用過程中，必須將手持機(jī)的WGS84坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為我國(guó)應(yīng)用的BJ54或西安80坐標(biāo)系。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確與否，直接影響到工程測(cè)量定位的精度，傳統(tǒng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算所需要的起算資料不易收集，計(jì)算過程過于繁瑣，非專業(yè)人員難以掌握。本文根據(jù)收集的三角點(diǎn)BJ5

2、4坐標(biāo)（或西安80坐標(biāo)），和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的過渡坐標(biāo)，求出各參數(shù)在本工作地區(qū)的變化率，建立參數(shù)方程，反向求出適合于當(dāng)?shù)氐母黜?xiàng)改正參數(shù)，方法簡(jiǎn)便易行，為手持GPS測(cè)定坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法提出一種新的思路。關(guān)鍵詞：坐標(biāo)轉(zhuǎn)換WGS84坐標(biāo)系BJ54坐標(biāo)系過渡坐標(biāo)變化率隨著技術(shù)的不斷完善，導(dǎo)航型GPS的定位精度及功能較之以前有很大提高。它以其全天候工作、攜帶方便、數(shù)據(jù)記錄及回放快捷等功能，倍受使用者青睞。經(jīng)過參數(shù)校正后的GPS，其平面精度完全可以取代地形圖定

3、點(diǎn)，因而在中小比例尺地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查數(shù)字填圖、地球物理、地球化學(xué)勘探野外作業(yè)的點(diǎn)位測(cè)量中有著廣泛的應(yīng)用前景。1.坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換問題提出由于GPS衛(wèi)星星歷是以WGS84坐標(biāo)系（經(jīng)緯度坐標(biāo)）為依據(jù)而建立的，我國(guó)目前應(yīng)用的地形圖一般采用1954年北京坐標(biāo)（以下簡(jiǎn)稱BJ54坐標(biāo)）系或西安80大地坐標(biāo)系，不同的坐標(biāo)系之間存在平移和旋轉(zhuǎn)關(guān)系，在不同地區(qū)，同一點(diǎn)位的WGS84坐標(biāo)值與我國(guó)應(yīng)用的坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，有約60—150米的差值。在實(shí)際應(yīng)用中，不同的坐標(biāo)

4、系必須進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。由于手持機(jī)測(cè)量通常是短時(shí)間近似測(cè)量，采用單次測(cè)量或多次測(cè)量值取平均值，一般不作差分處理，從某種意義上講，手持機(jī)的相對(duì)定位精度受其接收信號(hào)強(qiáng)度影響，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的準(zhǔn)確與否，直接影響其絕對(duì)定位精度。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是求出不同坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，在實(shí)際工作過程中，坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換通常采用方法是在應(yīng)用區(qū)域內(nèi)GPS“B”級(jí)網(wǎng)內(nèi)，收集三個(gè)以上網(wǎng)點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)系B、L、H值及我國(guó)坐標(biāo)系（BJ54或西安80）B、L、h、x（高

5、程異常），按其參考球體的投影方式，計(jì)算各參數(shù)的差值。由于各地GPS建網(wǎng)及重力研究工作程度不同，通常在某些地區(qū)，常用參數(shù)尤其是高程異常，一般不易收集，并且其計(jì)算過程較為繁瑣。為了尋求一種快捷、方便、精度滿足工作要求的GPS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法，筆者經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，總結(jié)出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的一些規(guī)律。以臺(tái)灣GARMIN儀器公司的ETREXVISTA（展望）機(jī)型使用為例，這里給出一種只用一個(gè)三角點(diǎn)，推算其BJ54（西安80）坐標(biāo)改正參數(shù)的方法。3.快速確定轉(zhuǎn)換參數(shù)

6、的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)由于上述各參數(shù)的改變，不影響高程測(cè)量，因此，根據(jù)以上規(guī)律，可列以下方程：0.195DX0.507DY0.84DZ=11.8(X54X過渡)0.94DX0.342DY0.011DZ=38.9(Y54Y過渡)由此可見，DX、DY、DZ三參數(shù)是一個(gè)多解方程，在本例中任意求得幾組參數(shù)，例如：①DX=74.9、DY=95、DZ=88.8；②DX=28.9、DY=34.4、DZ=0；③DX=17.9、DY=65.3、DZ=21.2；用三臺(tái)

7、手持機(jī)分別置入以上三組參數(shù)，在同一地區(qū)多個(gè)已知點(diǎn)上測(cè)試，測(cè)量結(jié)果全部正確。在實(shí)際工作中，根據(jù)以上規(guī)律，我們可以通過計(jì)算過渡坐標(biāo)與BJ54（或西安80）坐標(biāo)的差值，除以各方向的變化率，按以上規(guī)律，列出求解方程，通過求解，可快速得出以上各參數(shù)值。由以上參數(shù)變化規(guī)律，也可以用趨近法快速求出各自參數(shù)。因DZ的變化對(duì)于Y值幾乎不構(gòu)成影響，可以先根據(jù)△X，確定DX大致值，然后根據(jù)△Y的值確定DY的值，最后再根據(jù)△X精確確定DZ的值。4.應(yīng)用實(shí)例筆者

8、近年一直從事地球物理勘探工作，曾在不同地區(qū)多個(gè)項(xiàng)目中使用手持GPS進(jìn)行測(cè)量定位，物探測(cè)量作業(yè)方法，要求用手持GPS按設(shè)計(jì)的測(cè)量線路，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)每一個(gè)物理測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地測(cè)量。為保持與工作設(shè)計(jì)一致，必須對(duì)工作中使用的GPS進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，使之與工作用圖相統(tǒng)一。以上方法在不同地區(qū)經(jīng)實(shí)驗(yàn)均得以驗(yàn)證。以三個(gè)項(xiàng)目GPS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為例，特將此方法在工作中的應(yīng)用過程作具體介紹。需要說明的是，因測(cè)量資料屬于測(cè)繪工程有償使用資料，以下將實(shí)際坐標(biāo)加了一個(gè)常數(shù)、在各圖

9、幅號(hào)中用X代替實(shí)際數(shù)字，并用字母代號(hào)代替實(shí)際三角點(diǎn)名。?實(shí)例實(shí)例1：《內(nèi)蒙包頭市某地1：5萬地質(zhì)勘查項(xiàng)目》該工區(qū)位于包頭市北某礦區(qū)外圍西側(cè)，共4個(gè)圖幅，圖幅號(hào)分別為：《K4XXXA》、《K4XXXB》、《K4XXXC》、《K4XXXD》。工區(qū)處于19度帶，工作用地形圖和收集三角點(diǎn)成果均為BJ54坐標(biāo)系，測(cè)網(wǎng)布設(shè)為規(guī)則測(cè)網(wǎng)方式，測(cè)網(wǎng)網(wǎng)度500米100米，測(cè)量定位所用GPS型號(hào)為：ETREXVISTA，標(biāo)本采集用GPS型號(hào)為GPS72，收集