手持GPS三參數計算

田 昊，李 艷

吉林省有色金屬地質勘查局研究所，吉林 長春 130000

手持GPS三參數計算

田 昊，李 艷

吉林省有色金屬地質勘查局研究所，吉林 長春 130000

在野外地質測量工作中，使用手持GPS（它屬于WGS-84大地坐標系）導航時，當需要盡可能高精度的測量時，需要根據已知道的當地參數，和最近的已知點坐標（1954年北京坐標系或1980西安坐標系），通過計算，求取坐標轉換的3個參數。

坐標轉換；手持GPS；三參數

手持式GPS單點定位的坐標屬于WGS-84大地坐標系,而在實際測量和定位工作中常常采用的是1954年北京坐標系或1980西安坐標系。由于坐標系統的不同,使得同一點在不同的坐標系下有不同的坐標值,只有對GPS導航定位成果進行轉換,才能滿足實際工作的要求。

一般到新的工區開展野外地質測量工作采用手持GPS導航時，都需要知道當地的轉換參數，因為每個地方的參數都不是一樣的。當需要盡可能高的精度的時候，就必需選擇最近的已知點求取此轉換參數。求取三參數的軟件很多，本文主要介紹實現轉換的原理及實現方法。

1 獲取數據

首先要找到工區內已知數據的國家控制點或滿足設計要求的測量控制點，選擇控制點時盡量在工作區內均勻分布。然后將GPS設置在WGS-84坐標下，讀取控制點的坐標(經緯度)讀數,為了獲取更準確的坐標值，可以將GPS接收機放在控制點上,持續疊加觀測5～10 min。至此已經獲得求取參數所需要的全部數據。

WGS-84坐標:

緯度：43.169 148 6 ;

經度：130.898 798 6;

高程：487.029 907 2。

已知點北京54坐標:

X：4 783 300;

Y：654 327;

H：487;

中央子午線：129°。

2 計算過程

2.1 高斯投影的反算

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

主要代碼如下：

表1 橢球投影參數表Table 1 Ellipsoidal projection parameters list

2.2 大地坐標與空間直角坐標的轉換

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

代碼如下：

選擇對應的坐標系統參數，本例中采用BJ54坐標系統，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實際觀測數據均為WGS84，因此參數一定要選用WGS84的相關參數。將GPS實地觀測數據代入求得：

X2: -3 050 672.971 609 36；

Y2: 3 521 942.426 975 01；

H2: 4 341 559.229 004 19。

得到兩個不同的大地坐標數值之后，求得三參數：

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家級控制點，通過坐標轉換求出了地心空間直角坐標系與參心空間直角坐標系之間的3個轉換參數，有效地提高了手持式GPS的單點定位精度，對于使用手持式GPS進行相關研究和生產工作具有重要的現實意義。

[1] 張玉海，李明澤，范文義.手持式GPS三參數的確定[J].東北林業大學學報,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勘查局研究所助理工程師.