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【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。

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。

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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。

中海达Hi-RTK简易操作流程GPS-RTK原理：选择一点作为基准站，安置GPS接收机，连续跟踪所有可见卫星；并实时地将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标等用无线电传送出去。

流动站通过无线电接收基准站发射的信息，将载波相位观测值实时进行差分处理，得到基准站和流动站坐标差△X，△Y，△Z；坐标差加上基准站坐标得到流动站每个点WGS84坐标，通过坐标转换参数转换得出流动站每个点的平面坐标x，y和高h。

此过程称作RTK定位过程。

总结两步：一是获得满足精度要求的WGS84坐标；二是通过合适的坐标转换参数转换获得最终平面坐标数据。

此两点是灵活设置RTK基站的根本。

基准站架设基准站架设的好坏，将影响移动站工作的速度，并对移动站测量质量有着深远的影响，因此用户注意使观测站位置具有以下条件：在10度截止高度角以上的空间部应没有障碍物；邻近不应有强电磁辐射源，比如电视发射塔、雷达电视发射天线等，以免对RTK电信号造成干扰，离其距离不得小于200m；基准站最好选在地势相对高的地方以利于电台的作用距离；地面稳固，易于点的保存。

用户如果在树木等对电磁传播影响较大的物体下设站，当接收机工作时，接收的卫星信号将产生畸变，影响RTK的差分质量，使得移动站很难定位。

下面以GIS+手簿HI-RTK2.5道路版本为例，简要说明其操作流程。

主要介绍简单使用性操作及需要注意的地方。

一、软件界面HI-RTK为九宫格菜单，每个菜单都对应一个大功能，界面简洁直观，容易上手，如图1图1其中1、2、3、5项为重点使用项目，基本涵盖了碎部测量和各种放样功能，2.5版本增加了向导功能，该功能可以引导新手从新建项目开始到测量进行设置，由于其他版本并没有此项功能，因此本文重点说明如何用1、2、3、5项菜单完成一次测量工作的流程。

二、使用流程1、新建项目点击“项目”图标，进入项目设置界面，如图2图2点击“新建”图标，进入输入界面，如图3图32.5版本默认了将当天日期作为新建项目名称，如果不想用，也可以自己输入要用的名称，界面上的“向上箭头”为大小写切换，“123”为数字字母切换，输入完毕后点击“√”，新建项目成功，点击“×”，返回九宫格菜单。

中海达R T K简要操作中海达RTK简要操作步骤制作：中海达集团沈阳分公司技术员一 GPS-RTK的简单原理：实时差分定位就是在一个已知点上安置一台GPS接收机（基准站），利用已知坐标和卫星星历计算出观测值的校正值，并通过无线电通讯设备（称之为数据链）将校正值发送给移动中的GPS接收机（移动台），移动台利用校正值对自己的GPS观测值进行矫正，以消除卫星钟差，接收机钟差，大气层电离层和对流层的折射误差，提高观测精度。

GPS-rtk应用此原理，工作需要做的三大部分：第一，把其中一个主机设为基准站，另外的设为移动台；第二，需要设置无线电传输方式（即数据链传输方式），中海达F61是高端设备，提供了三种不同的传输方式：手机卡模式（GSM），内置电台模式（UHF），外挂数据链模式，其中手机卡模式又可选配GPRS,3G等不同的手机卡；第三，调整好基准站和移动台对应的数据链和差分电文格式让其能收发正常，求得参数，进行工作。

二中海达RTK基本操作步骤：就以F61（1+1）为例：注意：1 基站不变的情况(变的情况补充说明)，还有就是俩主机在正常锁定卫星的情况下（这个会在下面的讲述中专门说硬件的设置）2 记住这个步骤 1-项目；2 GPS；5 测量；3-参数；5-测量；即12535的步骤，下面的操作按照这个步骤来的（打钩的）：如图：3 演示用的是手机卡模式的数据链，其他的在补充中说明（一）在到现场测量之前,我们可以完成的作业：搞清楚当地的中央子午线，东向加常数，当地椭球（北街54还是国家80还是地方坐标系），投影方式（三度带还是六度带或自定义）————这些一般业主会提供。

（二）现场测量（以第一次用rtk为例说明每一步的操作，当我们把参数求完，熟练之后大部分的步骤可省略）1，先是1在手簿中打开Hi-rtk road软件：单机项目，新建一个项目：输入项目名称，再点击左上角项目信息，选坐标系统进去之后在点击椭球，在当地椭球中选中我们需要的坐标系统；图1-3所示：图一图二图三再点击投影，在投影方法中选当地的投影方式，一般三度带，在下面的中央子午线中输入当地的中央子午线，还有东向加常数，其他的千万不要改动。