手持GPS坐标系统转换参数的求解方法
摘要:手持GPS以其体积小,操作简单,具有一定的精度,因而在国土部门对矿山的日常监测方面应用很广泛。GPS卫星星历是以WGS-84大地坐标系为根据而建立的,所以手持GPS使用的坐标系统是WGS-84坐标系统。我国目前使用的是1954年北京坐标系或1980西安坐标系,因此必须求出WGS-84坐标转换到54北京坐标系或80西安坐标系的参数。本文介绍的就是我们在实际工作中求解该参数的方法。
关键词:手持GPS 坐标系统 转换参数
手持GPS因其体积小,操作简单,且具有一定的精度而在1∶1万和更小的比例尺测量中得到应用。在国土部门对辖区矿山储量动态监测和日常巡查监测中发挥着重要作用。根据文献手持GPS可达到1m～3m的精度,目前,市面上出售的手持GPS所使用的坐标系统基本都是WGS-84坐标系统,而我们使用的地图资料大部分都属于1954年北京坐标系或1980年西安国家大地坐标系。不同的坐标系统给我们的使用带来了困难,于是就出现了如何把WGS-84坐标转换到1954北京坐标系或1980西安国家大地坐标系上来的问题。大家知道,不同坐标系之间存在着平移和旋转的关系,要使手持GPS所测量的数据转换为自己需要的坐标,必须求出两个坐标系(WGS-84和北京54坐标系或西安80坐标系)之间的转换参数。两坐标系之间的转换有七参数法、五参数法、和三参数法。七参数法一般用于转换精度要求较高的计算,
而手持GPS接收机内部设置的是五参数法,因此只要用户计算出五个参数(DX、DY、DZ、DA、DF)并按提示输入即可在仪器上进行坐标转换。下面是下面以国家1980年坐标系为例,求手持GPS接收机坐标转换五个参数的方法。
1 求五个转换参数DX、DY、DZ、DA、DF
上述函数模型是把WGS-84坐标系的空间直角坐标原点平移到1980西安坐标系的原点,用1980西安坐标系的椭球参数重算以达到两坐标系转换的方法。(注:手持GPS存储的是WGS-84大地坐标,转换到用户坐标系后显示的是经过转换后的坐标值),一旦需转换的两个坐标系统确定以后,DA、DF是常值,但是DX、DY、DZ对于不同地区有不同的值。
2 收集已知点资料
根据我们掌握的基准点资料,从中选取三个以上的西安80坐标系的高斯平面直角坐标(x、y)和85国家高程h,作为辖区矿区的首级控制点的起算点,作测区首级控制网。
3 计算出参数
手持GPS接收到的点位坐标首先是WGS-84坐标,而实际监测中需要国家坐标系(如54系和80系),这就需要坐标进行转换,通常取测区三个以上两套坐标系公共点,解算出5个转换参数即DX、DY、DZ、
DA、DF,其中DX、DY、DZ为平移参数,DA、DF分别为两坐标系椭球的长半径之差和扁率之差,平移参数求取,由某点WGS-84坐标系的空间直角坐标减去该点国家坐标系坐标相应值,即可得出平移参数DX、DY、DZ,不同点求得的平移参数在一定精度范围内取平均值使用。
以下是我们在某矿区D级控制网中选取DFC5、DFC6、DFC7三个点的平面坐标利用南方测绘坐标转换软件分别计算出分它们的空间坐标。
4 检核参数
把计算得出的参数输入手持GPS中到矿区DFC1、DFC2、DFC3、DFC4检测和静态GPS测的坐标相差2.0m以内,精度符合要求(表2)。
参考文献
[1] 徐绍铨,张华海,杨志强,等.GPS测量原理及应用[M].武汉:武汉测绘科技大学出版社,1997.
[2] 孔祥元,梅是义.控制测量学[M].武汉:武汉测绘科技大学出版社,2000.
[3] GB/T 18341—2001.地质矿产勘查测量规范[S].
手持GPS坐标系统转换参数的求解方法
