中海达GPS坐标转换原理
GPS测量中坐标系统、坐标系的转换过程
GPS测量中坐标系统、坐标系的转换过程【摘要】GPS测量中的坐标系统和坐标系转换是利用全球定位系统（GPS）进行地理测量和定位的关键。
本文从引言开始，概述了GPS测量中坐标系统和坐标系的转换过程。
接着介绍了GPS坐标系统的概念和作用，以及常用的坐标系及其特点。
随后详细讨论了GPS坐标系统的转换方法和转换工具，帮助读者更好地理解和应用这些技术。
通过实际案例分析展示了GPS测量中坐标系统和坐标系转换的实际应用。
在总结了本文探讨的内容，并展望了未来GPS测量技术的发展方向。
通过本文的阐述，读者可以更深入地了解GPS测量中坐标系统和坐标系的转换过程，为相关领域的研究和应用提供了参考和指导。
【关键词】GPS测量、坐标系统、坐标系、转换过程、引言、GPS坐标系统、常用坐标系、特点、转换方法、转换工具、实际案例、分析、总结、未来发展、展望1. 引言1.1 GPS测量中坐标系统、坐标系的转换过程概述GPS测量中的坐标系统和坐标系转换是一项关键技术，广泛应用于各种领域。
在现代GPS测量中，我们常常需要将不同坐标系统之间的数据进行转换，以确保数据的准确性和一致性。
在这个过程中，我们需要了解GPS坐标系统的基本原理和常用的坐标系，掌握不同坐标系之间的转换方法，并使用相应的工具进行数据处理和分析。
GPS坐标系统是一种地理坐标系统，由经度、纬度和高度三个参数组成。
常用的坐标系包括WGS84、GCJ-02和BD-09等，它们各有自己的特点和适用范围。
在GPS测量中，我们需要根据具体的需求选择合适的坐标系，并进行必要的转换。
GPS坐标系转换方法包括基本的数学转换和大地测量学方法。
我们可以通过公式计算或使用专业软件来进行坐标系转换，确保数据的准确性和一致性。
一些专门的GPS坐标系转换工具也可以帮助我们快速、准确地实现坐标系转换。
通过实际案例分析，我们可以更好地理解GPS测量中坐标系统和坐标系转换的重要性和实际应用。
结合实际情况，总结经验教训，提出今后改进的方向，并展望未来发展的方向和前景。
中海达RTK V60坐标转换及自由设站操作步骤
三. 参考椭球
我国当前的实用坐标系 1980西安坐标系 椭球的几何参数
b
a
长半径 a = 6378140m 短半径 b = 6356755.2882 m 扁 率 = 1 / 298.257
RTK手簿中测量软件工作界面
• 高斯平面直角坐标系
在投影面上，中央子午线和赤道的投影都是直 线，并且以中央子午线和赤道的交点O作为坐标原 点，以中央子午线的投影为纵坐标x轴，以赤道的 投影为横坐标y轴。
坐标转换参数 三参数方法： 一个已知点 四参数方法： 需要两个已知点 七参数方法： 最少三个已知点
RTK手簿中测量软件工作界面
• 至此，WGS84与本地坐标的转换系统已经建 立完成
五. RTK作业步骤
RTK作业配置
基准站
流动站
RTK作业前注意事项
1. 作业之前注意事项： 搞清楚当地的中央子午线，当地椭球（北京54还是国家 80还是地方坐标系），投影方式（三度带还是自定义）-----设计施工图提供； 2. 基准站架设注意事项： 在15度高度截止角以上的空间部分应没有障碍物； 邻近不应有强电磁辐射源，比如电视发射塔、雷达天线、 高压电力线等，以免对RTK电信号造成干扰；不应在树林 下架设基准站； 基准站最好选在地势相对较高的地方以利于电台的作用距 离； 地面稳固，易于点的保存。
GPS原理-中海达
全球导航卫星系统
GNSS系统
GPS 格洛纳斯
伽利略
北 斗
广州中海达卫星导航技术股份有限公司
• 接收机不仅需要机内软件，还需 要GPS数据后处理软件包才完整 • 按接收的载波频率类别多少，分 为单频（L1）和双频（L1、L2）
GPS信号
载波信号：调制有导航电文和伪随 机码，有两种：L1（19cm， 1575.42MHz）；L2（24cm， 1227.60MHz） 伪随机码：是一个“开”、“关” 脉冲的序列，由卫星产生并发送至 用户接收机，调制导航电文形成组 合码，C/A码和P码两种 导航电文：关于卫星轨道、时钟改 正和其它系统状态信息的低频信号
2012年10月25日发射了第十六颗北斗导航卫 星
现在公布北斗卫星系统的精度是25米，以后可达到 10米，定位精度越高，应用的范围就越广泛。我们 现在发射了15颗卫星。如果希望实现2020年覆盖全 球能力的卫星导航系统，至少需要发射30颗卫星。 卫星发射越多，对精度贡献越大。
北斗与GPS主要区别
GPS高程和海拔高
H h N
h H N
h H N
h = 正常高 H = 椭球高(大地高) N = 大地水准面高(正高)
大地高系统
大地高系统是以参考椭球面为基准面的高 程系统，某点的大地高是该点到通过该点 的参考椭球的法线与参考椭球面的交点间 的距离。大地高也称为椭球高。大地高一 般用符号H 表示。 大地高是一个纯几何量，不具有物理意义， 同一个点在不同的基准下具有不同的大地 高。
RTKGPS测量的工作原理
由于本工程水深较深，施工现场涌浪大，地形条件差，为了确保工程进度和质量，我部采用最先进，精度最高的GPS 测量定位系统：实时动态相位差分技术(RTK 测量技术)以及配套的全自动数据处理软件。
本工程采用的是国产广州中海达HD-8900N 型GPS 接收机和数据处理软件。
一、工作原理基准站上安置的接收机，对所有可见GPS 卫星进行连续观测，并将其观测数据，通过无线电传输设备(也称数据链)，实时地发送给用户观测站(流动站)；在用户观测站上，GPS 接收机在接收GPS 卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算并显示用户站的三维坐标及其精度，其定位精度可达1cm~2cm。
二、GPS 定位技术相对于传统测量技术的特点1 、观测站之间无需通视。
传统的测量方法必须保持观测站之间有良好的通视条件，而GPS 测量不要求观测站之间通视。
2 、定位精度高。
我们采用实时动态相位差分技术(RTK 技术)，其定位精度可达1cm~2cm，测深仪精度为：5cm+0.4%。
3 、操作简便、全程监控。
只需GPS 与电脑联接，开机即可，无须架仪器和后视，能实时监控定位的全过程。
4 、全天候作业。
GPS 测量不受天气状况的影响，可以全天候作业(夜间、雨天都可以工作)。
5 、水深测量的平面定位和水深测量彻底同步，无须水位测定。
传统的水深测量平面定位和水深测量是相对分离的；一、平面位置和测深不同步；二、受涌浪影响大，水尺观测和测深时涌浪情况不一至。
GPS 无验潮测深法，可以解决上述问题，即无须观潮和水位改正，测量时不受涌浪影响。
6 、成图高度自动化。
配套的数据处理成图软件具有自动成图和计算功能。
能自动计算各层间面积和方量，计算各断面总抛量和未抛量。
三、RTK 测量技术的作业方法〈一〉基准站设置基站可设在已知点或者非已知点上，连接完毕后用PSION 采集器进行参数设置，进入碎部测量取得单点定位坐标，再进入菜单的基准站设置功能上进行坐标输入、设制RTK 工作模式、发射间隔、设成基站工作方式即可,设置成功时主机和电台上的Tx/Rx 灯应该闪烁。
浅谈GPS测量中的坐标系统及其转换
浅谈GPS测量中的坐标系统及其转换GPS是一种采用WGS-84的地心地固坐标系统,而我国绝大多数应用都集中在各种参心坐标系统上,因此,只有解决这两种不同的空间坐标系的转换才能更好地发挥GPS的作用。
本文通过分析GPS的工作原理及GPS测量中的几种常用坐标系统特点,针对测量过程中实现坐标系统转换方法及关键技术进行分析。
标签：GPS 工程测量坐标系统参数转换1 GPS的工作原理GPS全球定位系统由空间卫星群、地面监控系统、测量用户的卫星接收设备三大部分组成。
GPS系统是一种采用距离交会法的卫星导航定位系统。
如在需要的位置P 点架设GPS接收机,在某一时刻t同时接收了3颗(A,B,C)以上的GPS卫星所发出的导航电文,通过一系列数据处理和计算可求得该时刻GPS接收机至GPS卫星的距离SAP,SBP,SCP,同样通过接收卫星星历可获得该时刻这些卫星在空间的位置(3维坐标)。
从而用距离交会的方法求得P点的3维坐标(XP,VP,ZP),在GPS测量中通常采用两类坐标系统,一类是空间固定的坐标系统(天球坐标系),另一类是与地球体相固联的坐标系统,称地固坐标系统地球坐标系),我们在控制测量中常用地固坐标系统(如:WGS-84世界大地坐标系和1980年西安大地坐标系统)。
在实际使用中需要根据坐标系统间的转换参数进行坐标系统的变换,来求出所使用的坐标系统的坐标,这样更有利于表达地面控制点的位置和处理GPS观测成果。
2 GPS测量常用坐标系统的比较2.1 WGS-84坐标系WGS-84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统,GPS所发布的星历参数就是基于此坐标系统的。
WGS-84坐标系统的全称是World Geodieal System一84(世界大地坐标系-84),它是一个地心地固坐标系统。
WGS-84坐标系统由美国国防部制图局建立,于1987年取代了当时GPS所采用的坐标系统-WGS-72坐标系统而成为GPS的所使用的坐标系统。
中海达七参数坐标数据转换方法
中海达七参数坐标数据转换方法1.引言中海达七参数坐标数据转换方法是用于将一个坐标系统的坐标数据转换到另一个坐标系统的方法。
七参数包括三个平移参数、三个旋转参数和一个尺度参数。
在实际应用中，七参数转换常用于地理信息系统(GIS)、测量和导航等领域。
2.数据准备在进行坐标数据转换之前，需要准备两个坐标系的坐标数据。
每个坐标数据包括坐标点的三维坐标(x,y,z)和相应的椭球高(h)。
3.参数计算根据已知的源坐标系和目标坐标系的坐标数据，可以计算七个参数的值。
参数计算可采用多种方法，其中较常用的方法是最小二乘法。
最小二乘法的计算步骤如下：3.1.根据坐标数据，计算相应的坐标系平移中心。
平移中心的计算可以采用几何平均法、最大似然法等方法。
3.2.将源坐标系中的坐标点平移到平移中心。
3.3.计算源坐标系和目标坐标系的旋转矩阵。
旋转矩阵的计算可以采用相似性变换法、最小二乘法等方法。
3.4.计算旋转矩阵的欧拉角。
3.5.根据平移、旋转和尺度的定义，计算平移参数、旋转参数和尺度参数。
3.6.利用最小二乘法求解得到七参数的最优解。
4.坐标数据转换得到七参数的值之后，可以将源坐标系的坐标数据转换到目标坐标系。
转换步骤如下：4.1.将源坐标系的坐标点减去平移中心得到坐标差值。
4.2.根据旋转矩阵将坐标差值旋转到目标坐标系中。
4.3.根据尺度参数对坐标差值进行尺度变换。
4.4.将坐标差值加上目标坐标系的平移中心得到目标坐标系的坐标点。
5.转换精度评估完成坐标数据转换后，需要对转换结果的精度进行评估。
评估方法可以采用坐标残差法、平差误差法等方法。
通过比较转换后的坐标数据与目标坐标数据的差异，可以评估转换结果的精度和可靠性。
6.应用案例中海达七参数坐标数据转换方法已在许多应用案例中得到成功应用。
例如，在陆地测量中，可以将不同基准坐标系的测量数据转换到统一的坐标系统中，以实现数据的一致性和比较。
在导航领域，可以将GPS接收到的坐标数据转换到地理信息系统中使用的坐标系统，以实现位置的准确定位和导航。
中海达各系坐标系转换流程及注意事项
中海达各系坐标系转换流程及注意事项下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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关于GPS坐标转换的一些基本知识
关于GPS坐标转换的一些基本知识由于经常涉及到GPS程序的编写，现在貌似这个GPS是越来越火，越来越多的朋友在编写GPS程序，估计是个人都会遇到这个GPS坐标转换的问题，很惭愧的是，作为一个测量专业出身的学生，我还得时不时的要把这些概念翻过来覆过去的看好几遍，每次看书都能有新的收获，我希望这次用这篇博客能够详细具体的把GPS坐标转换讲清楚。
这里我就不赘述有关什么GPS测量原理已经GPS通信等问题了，GPS测量原理有空大家自己翻书去看，核心原理就是由已知卫星的位置通过距离来反算GPS位置坐标，测量上叫后方交会吧！GPS通信问题其实也就是个串口通讯原理，在WINDOWS MOBILE 5.0版本上更是已经被封装好了，方便使用由于懒的打字，本人这里的文字都是从网上转载，我只选经典，解释正确的放这里！地球椭球体大地基准面投影坐标系统定义转自：/bbs/viewthread.php?tid=128地球椭球体(Ellipsoid)大地基准面（Geodetic datum）投影坐标系统（Projected Coordinate Systems ）GIS中的坐标系定义由基准面和地图投影两组参数确定，而基准面的定义则由特定椭球体及其对应的转换参数确定，因此欲正确定义GIS系统坐标系，首先必须弄清地球椭球体(Ellipsoid)、大地基准面(Datum)及地图投影(Projection)三者的基本概念及它们之间的关系。
地球椭球体(Ellipsoid)众所周知我们的地球表面是一个凸凹不平的表面，而对于地球测量而言，地表是一个无法用数学公式表达的曲面，这样的曲面不能作为测量和制图的基准面。
假想一个扁率极小的椭圆，绕大地球体短轴旋转所形成的规则椭球体称之为地球椭球体。
地球椭球体表面是一个规则的数学表面，可以用数学公式表达，所以在测量和制图中就用它替代地球的自然表面。
因此就有了地球椭球体的概念。
地球椭球体有长半径和短半径之分，长半径(a)即赤道半径，短半径(b)即极半径。
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坐标转换软件
• 坐标转化软件Coord GM ,使用帮助里有较多的事例，可以用于学习
总结
• 坐标转换在公司所有的产品上都有不同形式的应 用，重点在于掌握和理解原理以及多用，多操作， 碰到坐标转换的问题，可以先自己思考遇到的是 属于哪一种转换，在作具体的方法应用。 • 参考书目 《大地测量学》 《GPS卫星测量原理与应用》 《地图投影学》 《GLONASS.ICD》
– 计算方法： – 3个以上公共坐标(BLH或者XYZ)
不同(椭球)坐标系的转换流程
空间直角坐标(X,Y,Z) 椭球转换 空间直角坐标(X,Y,Z)
大地坐标(B,L,H) 投Байду номын сангаас反算 平面直角坐标(x,y,h) 平面转换 当地平面坐标(x,y)
大地坐标(B,L,H) 投影正算 平面直角坐标(x,y,h) 平面转换 当地平面坐标(x,y)
平面上xyh ----------〉B L H
常见投影（一） 按变形性质分类
– 等角投影 – 角度变形不大的投影 – 等距离投影 – 面积变形不大的投影 – 等面积投影
角 度 变 形 增 大 的 趋 向 面 积 变 形 增 大 趋 向
常见投影（二）
方位投影 圆锥投影 圆柱投影
常见投影（三） • 高斯投影
PZ90 (GLONASS) PZ -90 CGCS2000 ITRS2000
高程系统
投影概念
地图投影是将地球面上的经纬网描述到平面上的数学方法，使用地图 投影，可以将地球表面完整的表示在平面上，但是是通过对投影范围内 某一区域的均匀拉伸和对另外一区域内的均匀缩小实现的。
投影正算 投影反算
B L H ---------〉平面上 xyh
高斯投影三度带 高斯投影六度带 自定义高斯投影 UTM –通用横轴莫卡托投影 3*N 6N-3 自定义
• TM投影（横轴莫卡托投影） • 投影参数
带号N，中央子午线Lo,投影变形,高程, X加常数,Y加常数 K比例系数
平面坐标转换 • 平面坐标转换
– – – – – – – – – 多应用于 北京54，国家80 与当地自定义 坐标系之间的转换 四个参数 X0平移 Y0平移 θ 坐标轴旋转 K 尺度
– 椭球长半径
• f
– 椭球扁率
常见的几种椭球
坐标系统 北京54 国家1980 WGS84(GPS) 参考椭球 Krassovsky 1940 IAG 78 WGS 1984 a(m) 6378245 6378140 6378137 6378136 6378137 f 1/298.3 1/298.257 1/298.257223 1/298.257839 1/298.2572
• 一类是地固坐标系统 • 对于表达地面观测站的位置和处理GPS 观测数据比较方便
地球参心坐标系的表现形式 • 大地坐标(B,L,H) • 空间直角坐标(X,Y,Z)
L
O
Z
x
z y
P0 (B 0 , L 0 )
• 两种表现形式的 • 转换是严密的
X
B
KP
Y
Q
参考椭球 • 在经典大地测量学中，为了便于观测成果 的处理和坐标传算，选择一个椭球面来作 为计算的参考面。 • 两个重要参数： • a
高程拟合方法 • 参数拟合法
• a. 常数拟合 （少于三个已知点） • b.平面拟合 (大于三个少于6个） • c.曲面拟合 (大于6个且分布较均匀） c. ( 6
• 网格拟合法
• EGM96模型 • 似大地水准面精化成果
椭球转换
• 不同椭球(坐标系)的转换
– – – – – – – – 多应用于WGS84 坐标与北京54， 国家80，当地坐标 之间的转换 七个参数 X0平移 Y0平移 Z0平移 Xw旋转 Yw旋转 Zw旋转 K 尺度
中海达2009贵州技术培训班 贵州技术培训班 中海达
坐标转换原理及应用
目录 • • • • • • • 坐标系统分类 地球参心坐标系的几种表达形式 参考椭球及常用椭球 高程系统 投影及常见投影 几种常用坐标转换的流程 坐标转换软件
坐标系统分类 • 一类是空固坐标系统
– 与地球自转无关，用于描述卫星的位置和状态 极其方便
不同(椭球)坐标系的转换流程
• • • • • • • • • • • • • • • • • 几种椭球转换模型的特点： 1.三参数法： 七参数方法的简化，只取X平移，Y平移，Z平移。 运用于信标，SBAS,固定差改正以及精度要求不高的地方， 用于RTK模式下，作用距离在5km范围较平坦的地方（基站开机模式） 2.布尔莎七参数法： 标准的七参数方法，使用X，Y，Z平移，X，Y，Z旋转，K尺度 作用范围较大和距离较远，通常用于RTK模式或者RTD模式的 WGS84到北京54和国家80的转换，已知点要三个以上，要求较高。 3.四参数+高程拟合： 使用X,Y平移，a旋转，k尺度还有高程拟合参数 也是RTK常用的一种作业模式，通过四参数完成WGS84平面到当地平面 的转换，利用高程拟合完成WGS84椭球高到当地水准的拟合。 4.一步法 参数形式和标准七参数一样， X，Y，Z平移，X，Y，Z旋转，K尺度 可以一步完成WGS84到当地地方坐标系统的转换工作。也许要三个以上 WGS84点和当地地方坐标。