在GPS导航定位中坐标转换参数的确定

注: H = h + , 为高程异 常, 在这里假定 = 0。
利用表 1 数据按上述方法求得转换参数后( 推荐 使用从 southsurvey. com 网站上下载的 Coord3 0 坐标 转换程序进行计算) , 将其置入导航型 GP S 接收机, 在另外一个国家三角点上进行 GP S 单点定位, 得到 在北京 54 坐标系和西安 80 坐标系中的高斯坐标见 表 2。
到目前为止, 几乎所有的导航型 GPS 接收机都 具有坐标直接转换功能, 即把坐标转换参数输入接 收机内就可完成坐标的自动转换。因此, 本文就实 际获得坐标转换参数问题进行探讨。
2 三维空间坐标转换参数
在空间直角坐标系下的三维坐标转换, 通常采 用著名的布尔沙七参数转换模型, 它包括三个平移 参数( DX 、D Y 、DZ) , 三个 旋转参数( x 、y 、z ) 和 一个尺度参数( m ) , 其模型表达式为
当按 OB 计算:
T OB = 65 06 07 34, l = 23 19, x = 23 10076, y =
1 82377
= 4 30 50 6, T O = 180 + T OB 30 50 6= 249 36 5 96
= 65 06 07 34+ 4
由此可看出对于缓和曲线上的点如按( 二) 计算 会产生误差。
摘 要 介绍 GPS 导航定位测量中坐标转 换参数的确定方法, 并通过具体实例分析该方法的可 行性和实用性。
关键词 GPS 导航定位 坐标转换 大地坐标 空间直角坐标 高斯坐标
中图分类号: P228. 4
文献标识码: B
文章编号: 1672- 4097( 2004) 02- 0030- 03
1前言
我们把导航型 GPS 接收机应用于区域地质填 图、矿产资源评价、水文地质环境 地质调查以及物 探化探工作中, 并取得了很好的 效果。然 而, 由于 GPS 测量所 用的坐标 系是 WGS84 世界 大地坐标 系, 而 我 们 在 实 际 测 量 和 定 位 工 作 中 采 用 的 是 1954 年 北京坐 标系 或 1980 西安 坐标 系( 若 采用 1954 年北京坐标系, 两者相差近 50m , 若采用 1980 西安坐标系, 两者相差高达 120m ) 。因此, 必须对 GPS 导航定位成果进行转换, 才能满足实际工作的 要求。
( 上接第 29 页) T B= 242 01 00 6 通 过 计 算 得: A = 60, E:
4695 445) , O : ( 9455 162, 4750 869) 如按( 一) 计算,
( 9458 268,
= 7 36 04 4 T O = T B = 242 01 00 6+ 7 36 04 4= 249 37 04 9
32
现 代 测绘
第 27 卷
A、B 级网控制点已有的 WGS84 坐标和同点位的高 程异常数据, 也能获得较高的坐标转换精度, 因此, 在任何地区的 GP S 导航定位测量中将 WGS84 坐标 转换为北京 54 坐标或西安 80 坐标成果就变得非常 简单和容易了。
参考文献
1 张勤, 李家权. 全球定 位系统( G PS) 测 量原理及其 数据处 理基础[ M ] . 西安: 西安地图出版社 , 2001
Abstract T he Determining method is introduced of Coordinate T r ansform Parameter in GP S Navigation Positioning , and its feasibil it y and practicability is analyzed by pract ical ex ample. Key Words GP S, Navigation Positio ning, Coor dinate T ransform, Geodesy Coor dinate dimensional ortho gonal, Coordinate, G auss C oord inat e
表1
B( ) L ( ) H( m) x ( m) y( m) h( m)
WGS84 54 999 53 795 1074 769 6 283 1 北京 54 53 6142 51 8449 1095 4 806 55 239 00 1095 4 西安 80 54 6820 48 8604 1095 4 760 93 167 73 1095 4
参考文献
1 闻道秋. 复合曲线 坐标计算 及程 序设计. 工 程勘 察, 1997 ( 2) : 57- 60
2 闻道秋, 贡云兰. 不完全缓和曲 线的计算. 公路交通 科技, 2002( 1) : 37- 39
3 张廷楷. 道路路线设计. 同济大学出版社, 1990 09
The Calculation of Arbitrary Point s Azimuth on Route
第 27 卷第 2 期 2004 年 4 月
现代测绘 Modern Surveying and M apping
V ol. 27, N o. 2 A pr. 2004
在 GPS 导航定位中坐标转换参数的确定
冯林刚1, 赵永贵2
( 1 内蒙古自治区地质调查院, 内 蒙古 呼和浩特 010020; 2内蒙古自治区地质测绘院, 内蒙古 呼和浩特 010020)
椭球参数为 a= 6378245, e2= 0 006693421622966; 1980 西安坐标
系的参考椭球参数为 a= 6378140, e2= 0 00669438499959。
如果已知点坐标为高斯坐标形式, 则首先应由 高斯坐标反算公式求得大地坐标, 然后再由式( 4) 换 算为空间直角坐标。
域范围内。当坐标转换精度要求较高时, 控制半径 不宜超过 100Km; 当坐标转换精度要求较低时, 控
制半径可放宽至 200Km 。
表3
地区之间 距离( K m)
DX 之差 ( m)
DY 之差 ( m)
1 21
1
4
2 37
2
-9
5 02
5
-9
DZ 之差 ( m)
3 -5 - 11
5 结束语
本文介绍了在 GPS 导航定位中将 WGS84 坐标 转换为北京 54 坐标或西安 80 坐标成果时确定坐标 转换参数的方法, 并通过实例分析了该方法的可行 性和实用性。由于这种方法无须考虑所在地区国家
如按( 二) 计算, RO = 111 836, 当按 OE 计算:
T OE = 273 12 27 14, l = 57 81, x = 50 8458, y =
22 2154
= 23 36 04 8, T O = T OP 04 8= 249 36 22 3
= 273 12 27 14 - 23 36
=
+
( 6)
y T y WGS 84 dy
由式( 6) 得两个平移参数为
dx
x
x
=
-
( 7)
dy
yT
y WGS 84
由此可见, 仅需一个点的两套平面坐标就可以
求得两平移参数, 进而实现两坐标系之间的相互转
换。
4 实例分析
在实际工作中, 尽可能收集所在地区国家 A、B 级网控制点已有的 WGS84 坐标和同点位的北京 54 坐标或西安 80 坐标, 这样, 利用上述方法求得的坐 标转换参数其精度最高。不过, 在某些地区很难收 集到国家 A、B 级网控制点已有的 WGS84 坐标。为 此, 我们可以在工作地区选择一个国家等级三角点, 利用导航型 GPS 接收机在该点上观测不少于 10 分
-25 -12 -15
12
-10
15-2015从表中看出, 无论是三维坐标转换, 还是二维坐 标转换, 转换后的坐标( GPS 测量坐标) 与该点已知 坐标比较, 其误差都较小, 这说明上述确定坐标转换 参数的方法是可行的, 转换后的坐标精度也是比较 高的。
我们利用上述这种近似方法在另外几个地区求 定了 WGS84 坐标系至北京 54 坐标系的转换参数, 并在国家等级三角点上进行了实测检验, 得出的结 论与表( 2) 得出的结论相同。不过这几个地区求出 的坐标转换参数相互之间有一定差别 ( 见表 3) , 且 地区之间相距越远, 这种差别就越大。因此, 在某一 地区求定的坐标转换参数只能用于该地区一定的区
参数转换模型的由来。其模型表达式为
X
X
DX
Y
= Y + DY
( 2)
Z WGS 84 Z T DZ
由式( 2) 得三个平移参数为
DX
X
X
DY = Y
-Y
( 3)
DZ
Z WGS 84 Z T
由此可见, 仅需同一点的两套已知坐标就可求 得三个平移参数, 进而实现不同坐标系之间的相互 转换。
如果已知点的两套坐标均为大地坐标形式( B 、 L 、H ) , 则应按下式分别求得相应椭球的两套空间 直角坐标。
第2期
冯林刚等: 在 GPS 导航定位中坐标转换参数的确定
31
x
x
dx
x
=
+
+m
+
y T y WGS 84 dy
y WGS 84
cos sin x ( 5)
- sin cos y WGS 84
按照 二 中相同的思路, 将上式中的旋转参数 和尺度参数都忽略掉, 只考虑平移参数, 则转换模型 为
x
x
dx
2 谢世杰, 李时雨. 卫星实时定位 概论[ J] . 测绘通报, 2002, ( 9)
Determining Coordinate Transform Parameter in GPS Navigation Positioning Surveying