手持GPS三參數(shù)計(jì)算

田 昊，李 艷

吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局研究所，吉林 長(zhǎng)春 130000

手持GPS三參數(shù)計(jì)算

田 昊，李 艷

吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局研究所，吉林 長(zhǎng)春 130000

在野外地質(zhì)測(cè)量工作中，使用手持GPS（它屬于WGS-84大地坐標(biāo)系）導(dǎo)航時(shí)，當(dāng)需要盡可能高精度的測(cè)量時(shí)，需要根據(jù)已知道的當(dāng)?shù)貐?shù)，和最近的已知點(diǎn)坐標(biāo)（1954年北京坐標(biāo)系或1980西安坐標(biāo)系），通過計(jì)算，求取坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的3個(gè)參數(shù)。

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；手持GPS；三參數(shù)

手持式GPS單點(diǎn)定位的坐標(biāo)屬于WGS-84大地坐標(biāo)系,而在實(shí)際測(cè)量和定位工作中常常采用的是1954年北京坐標(biāo)系或1980西安坐標(biāo)系。由于坐標(biāo)系統(tǒng)的不同,使得同一點(diǎn)在不同的坐標(biāo)系下有不同的坐標(biāo)值,只有對(duì)GPS導(dǎo)航定位成果進(jìn)行轉(zhuǎn)換,才能滿足實(shí)際工作的要求。

一般到新的工區(qū)開展野外地質(zhì)測(cè)量工作采用手持GPS導(dǎo)航時(shí)，都需要知道當(dāng)?shù)氐霓D(zhuǎn)換參數(shù)，因?yàn)槊總€(gè)地方的參數(shù)都不是一樣的。當(dāng)需要盡可能高的精度的時(shí)候，就必需選擇最近的已知點(diǎn)求取此轉(zhuǎn)換參數(shù)。求取三參數(shù)的軟件很多，本文主要介紹實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的原理及實(shí)現(xiàn)方法。

1 獲取數(shù)據(jù)

首先要找到工區(qū)內(nèi)已知數(shù)據(jù)的國(guó)家控制點(diǎn)或滿足設(shè)計(jì)要求的測(cè)量控制點(diǎn)，選擇控制點(diǎn)時(shí)盡量在工作區(qū)內(nèi)均勻分布。然后將GPS設(shè)置在WGS-84坐標(biāo)下，讀取控制點(diǎn)的坐標(biāo)(經(jīng)緯度)讀數(shù),為了獲取更準(zhǔn)確的坐標(biāo)值，可以將GPS接收機(jī)放在控制點(diǎn)上,持續(xù)疊加觀測(cè)5～10 min。至此已經(jīng)獲得求取參數(shù)所需要的全部數(shù)據(jù)。

WGS-84坐標(biāo):

緯度：43.169 148 6 ;

經(jīng)度：130.898 798 6;

高程：487.029 907 2。

已知點(diǎn)北京54坐標(biāo):

X：4 783 300;

Y：654 327;

H：487;

中央子午線：129°。

2 計(jì)算過程

2.1 高斯投影的反算

根據(jù)地面一點(diǎn)在高斯平面上的坐標(biāo)(x, y)計(jì)算該點(diǎn)在橢球面上的大地坐標(biāo)(B、L),稱為高斯投影反算。大地坐標(biāo)的求解采用直接法（各橢球參數(shù)見表1）。

主要代碼如下：

表1 橢球投影參數(shù)表Table 1 Ellipsoidal projection parameters list

2.2 大地坐標(biāo)與空間直角坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換

N為卯酉圈曲率半徑,N=a /(1-e2sin2B)1/2, h為大地高,X、Y、H為大地坐標(biāo)系中的三維直角坐標(biāo)，a為相應(yīng)大地坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)橢球之長(zhǎng)半軸, e為相應(yīng)大地坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)第一偏心率。

代碼如下：

選擇對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)參數(shù)，本例中采用BJ54坐標(biāo)系統(tǒng)，將2.1中理論B、L代入求得：

X1: -3 050 681.237 257 64；

Y1: 3 522 078.659 471 46；

H1: 4 341 603.345 996 9。

GPS實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)均為WGS84，因此參數(shù)一定要選用WGS84的相關(guān)參數(shù)。將GPS實(shí)地觀測(cè)數(shù)據(jù)代入求得：

X2: -3 050 672.971 609 36；

Y2: 3 521 942.426 975 01；

H2: 4 341 559.229 004 19。

得到兩個(gè)不同的大地坐標(biāo)數(shù)值之后，求得三參數(shù)：

Dx = X1- X2= 8.2；

Dy = Y1- Y2= -136.2；

Dz = Z1- Z2= -44.1。

至此我們完成了使用已知的國(guó)家級(jí)控制點(diǎn)，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換求出了地心空間直角坐標(biāo)系與參心空間直角坐標(biāo)系之間的3個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)，有效地提高了手持式GPS的單點(diǎn)定位精度，對(duì)于使用手持式GPS進(jìn)行相關(guān)研究和生產(chǎn)工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[1] 張玉海，李明澤，范文義.手持式GPS三參數(shù)的確定[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2006,（2）.

Three parameter calculation of handheld GPS

TIAN Hao, LI Yan
Research Institute,Bureau of Nonferrous Metal Geological Exploration of Jilin Province

In the geological survey work of f eld, using the handheld GPS (that belongs to WGS-84 Geodetic coordinate system), when need for high-precision measurement as far as possible, we should need known local parameters, and known coordinate of recent points (Beijing coordinate system 1954 or Xi’an coordinate system 1980). By the calculation, we get the three parameters of coordinate transformation.

coordinate transformation; handheld GPS; three parameters

P228.4

B

1001—2427（2014）01 - 138 -3

2013-05-05;

2014-03-17

田 昊（1982—），男，吉林四平人，吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局研究所助理工程師.