GPS测量中常用的几种坐标系统及相应的坐标转换

GPS测量中的坐标系转换第一章绪论1.1概述坐标转化并不是一个新的课题,随着测绘事业的发展,全球一体化的形成,越来越要求全球测绘资料的统一。

尤其是在坐标系统的统一方面.原始的大地测量工作主要是依靠光学仪器进行,这样不免受到近地面大气的影响,同时受地球曲率的影响很大,在通视条件上受到很大的限制,从而对全球测绘资料的一体化产生巨大的约束性。

另外由于每一个国家的大地坐标系的建立和发展具有一定的历史特性,仅常用的大地坐标系就有150余个。

在同一个国家,在不同的历史时期由于习惯的改变或经济的发展变化也会采用不同的坐标系统。

例如:在我国建国之后,为了尽快搞好基础建设,我国采用了应用克氏椭球与我国实际相结合的北京54坐标系;随着经济的发展北京54坐标系的缺陷也随之被表露的越来越明显,特别是对我国经济较发达的东南沿海地区的影响表现得更为明显,进而我国开始研究并使用国家80坐标系。

在实际生活中,在一些地区由于国家建设的急需,来不及布设国家统一的大地控制网,而建立局部的独立坐标系。

而后,再将其转换到国家统一的大地控制网中,这些坐标系的变换都离不开坐标值的转化.在国际上,随着1964年美国海军武器实验室对第一代卫星导航系统─NNSS的研制成功,为测绘资料的全球一体化提供了可能。

到1972年,经过美国国防部的批准,开始了第二代卫星导航系统的开发研究工作,即为现在所说的GPS。

此套卫星导航系统满足了全球范围、全天候、连续实时以及三维导航和定位的要求.正是由于GPS卫星的这些特性,这种技术就很快被广大测绘工作者接受。

是由于坐标系统的不同,对GPS技术的推广使用造成了一定的障碍。

这样坐标转换的问题再一次被提到了重要的位置。

为了描述卫星运动,处理观测数据和表示测站位置,需要建立与之相应的坐标系统。

在GPS测量中,通常采用两种坐标系统,即协议天球坐标系和协议地球坐标系。

其中协议地球坐标系采用的是1984年世界大地坐标系(Word Geodetic System 1984─WGS-84)其主要参数为:长半轴 a=6378137; 扁率 f=1:298.257223563.而我国采用的坐标系并不是WGS-84坐标系而是BJ-54坐标系,这个坐标系是与前苏联的1942年普耳科沃坐标系有关的,其主要参数为: 长半轴 a=6378245; 扁率 f=1:298.3.这就使得同一点在不同的坐标系下有不同的坐标值,这样使测绘资料的使用范围受到很大的限制,并且对GPS系统在我国的广泛使用造成了一定的约束性,对我国的测绘事业的发展不利。

GPS坐标转换常用方法及转换流程GPS（全球定位系统）坐标转换是将地球上的位置坐标从一种表示方式转换为另一种方式的过程。

这种转换是非常常见的，特别是在地图应用、导航系统和地理信息系统中。

本文将介绍常用的GPS坐标转换方法并提供详细的转换流程。

背景知识在讨论GPS坐标转换之前，首先需要了解一些背景知识。

1. GPS坐标系统GPS坐标系统是用于在地球表面定位和导航的一种坐标系统。

它由经度、纬度和海拔高度组成。

经度表示位置在东西方向上的位置，纬度表示位置在南北方向上的位置，海拔高度表示位置相对于平均海平面的高度。

2. 常用的GPS坐标系统常见的GPS坐标系统包括WGS84和GCJ02坐标系统。

•WGS84坐标系统是一种全球通用的坐标系统，由GPS系统使用。

在大多数情况下，来自GPS设备的原始坐标将使用WGS84。

•GCJ02坐标系统是中国国家测绘局制定的一种坐标系统，用于在中国境内的地图应用中。

GCJ02坐标系统是基于WGS84进行了偏移处理，以保护国家安全。

常用的GPS坐标转换方法在进行GPS坐标转换时，常用的方法包括WGS84转GCJ02和GCJ02转WGS84。

1. WGS84转GCJ02WGS84转GCJ02是将WGS84坐标转换为GCJ02坐标的过程。

由于GCJ02坐标系统在WGS84的基础上进行了偏移处理，所以需要经过一些计算来进行转换。

转换的具体步骤如下：1.将WGS84坐标的经度和纬度分别记为lng和lat。

2.如果lat在1.5以外且lng在48.5以外，则直接返回WGS84坐标。

3.否则，计算新的坐标。

具体计算公式请参考相关的算法。

4.将计算得到的新坐标作为GCJ02坐标返回。

2. GCJ02转WGS84GCJ02转WGS84是将GCJ02坐标转换为WGS84坐标的过程。

由于GCJ02坐标系统相对于WGS84进行了偏移处理，所以需要进行逆运算才能得到原始的WGS84坐标。

转换的具体步骤如下：1.将GCJ02坐标的经度和纬度分别记为lng和lat。

CPS定位的坐标系统类型
GPS 定位是以 GPS 卫星为动态已知点，根据 GPS 接收机观测的星站距离来确定接收机或测站的位置的。

可将 GPS 定位中所采用的坐标系进行如下分类：
1．空固坐标系与地固坐标系
空固坐标系与天球固连，与地球自转无关，用来确定天体位置较方便。

地固坐标系与地球固连，随地球一起转动，用来确定地面点位置较方便。

2．地心坐标系与参心坐标系
地心坐标系以地球的质量中心为原点，如 WGS -84坐标系和ITRF 参考框架均为地心坐标系。

而参心坐标系以参考椭球体的几何中心为原点，如北京54坐标系和80国家大地坐标系。

3．空间直角坐标系、球面坐标系、大地坐标系及平面直角坐标系经典大地测量采用的坐标系通常有两种：一是以大地经纬度表示点位的大地坐标系，二是将大地经纬度进行高斯投影或横轴墨卡托投影后的平面直角坐标系。

在 GPS 测量中，为进行不同大地坐标系之间的坐标转换，还会用到空间直角坐标系和球面坐标系。

4．国家统一坐标系与地方独立坐标系
我国国家统一坐标系常用的是80国家大地坐标系和北京54坐标系，采用高斯投影，分6°带和3°带，而对于诸多城市和工程建设来说，因高斯投影变形以及高程归化变形而引起实地上两点间的距离与高斯平面距离有较大差异，为便于城市建设和工程的设计、施工，
常采用地方独立坐标系，即以通过测区中央的子午线为中央子午线，以测区平均高程面代替参考椭球体面进行高斯投影而建立的坐标系。

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。

GPS测量中的坐标转换与配准方法GPS（全球定位系统）是一种基于卫星的导航系统，用于确定地球上任意位置的准确坐标。

在现代测绘和地理信息系统（GIS）应用中，GPS成为了非常重要的工具。

然而，在实际的测量过程中，不同测量设备、不同测量方法以及数据处理的差异会导致测量结果存在一定的误差。

为了消除这些误差，需要进行坐标转换和配准。

本文将探讨在GPS测量中常用的坐标转换和配准方法。

1. 坐标转换方法坐标转换是将一个坐标系中的坐标点转换到另一个坐标系中的过程。

在GPS测量中，常用的坐标转换方法有以下几种：1.1 七参数法七参数法是一种常用的坐标转换方法，通过确定平移、旋转和尺度参数来实现不同坐标系之间的转换。

该方法适用于相对小范围内的坐标转换。

1.2 高斯投影法高斯投影法是一种将地球表面上的经纬度坐标转换为平面坐标的方法。

利用高斯投影公式，可以将经纬度坐标转换为相应的平面坐标。

该方法适用于大范围的坐标转换。

1.3 直角坐标转经纬度坐标直角坐标转经纬度坐标是一种将直角坐标系下的坐标点转换为经纬度坐标系下的坐标点的方法。

该方法适用于定位导航系统（如GPS）输出的直角坐标点与地理信息系统中的经纬度坐标点的转换。

2. 配准方法配准是将不同数据源或不同时间的数据进行对齐的过程，用于实现数据的一致性和整合性。

在GPS测量中，常用的配准方法有以下几种：2.1 点对点配准点对点配准是一种基于特征点匹配的配准方法，通过寻找两幅图像中的相同特征点，计算其坐标差异，从而实现两幅图像的对齐。

该方法适用于测量设备拍摄的图像与地理信息系统中的地图图像进行配准。

2.2 线性配准线性配准是一种基于直线拟合的配准方法，通过拟合两幅图像中的直线，计算其参数差异，从而实现两幅图像的对齐。

该方法适用于图像中包含直线特征的配准。

2.3 非线性配准非线性配准是一种基于非线性变换模型的配准方法，通过寻找两幅图像中的相似区域，计算其变换参数，从而实现两幅图像的对齐。

GPS测量常用坐标系统及坐标转换摘要：本文GPS测量常用坐标系统，以及GPS静态、动态测量中坐标变换的参数和方法。

关键词：GPS；坐标系统；坐标转换GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导航定位系统。

它具有全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，现已广泛用于大地测量、工程测量、航空摄影测量以及地形测量等各个方面。

相对于常规测量来说，GPS 测量具有测量精度高、测站间无需通视、观测时间短、仪器操作简便、全天候作业、可提供三维坐标等特点。

大大地提高了测量效率和精度。

但是由于坐标系统的不同，面临着大量的坐标转换问题。

对GPS技术的推广使用造成了一定的障碍。

本文就GPS测量常用坐标系统及坐标转换的原理和方法，根据作者的理解介绍如下。

一、GPS测量常用坐标系统及投影一个完整的坐标系统是由坐标系和基准两方面要素所构成的。

坐标系指的是描述空间位置的表达形式，而基准指的是为描述空间位置而定义的一系列点、线、面。

在大地测量中的基准一般是指为确定点在空间中的位置，而采用的地球椭球或参考椭球的几何参数和物理参数，及其在空间的定位、定向方式，以及在描述空间位置时所采用的单位长度的定义。

大地基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，每个国家或地区均有各自的大地基准面，因此相对同一地理位置，不同的大地基准面，它们的经纬度坐标是有差异的。

基准面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准面，同样的椭球体能定义不同的基准面。

1、坐标系统的分类1.1、空间直角坐标系空间直角坐标系的坐标系原点位于参考椭球的中心，Z轴指向参考椭球的北极，X轴指向起始子午面与赤道的交点，Y轴位于赤道面上，且按右手系与X轴呈90 夹角。

某点在空间中的坐标可用该点在此坐标系的各个坐标轴上的投影来表示。

1.2、空间大地坐标系空间大地坐标系是采用大地经度（L）、大地纬度（B）和大地高（H）来描述空间位置的。

CORS环境下GPS RTK测量时的坐标系统及相互转换袁斌【摘要】GPS定位技术已经被广泛地运用并发展成为一个真正的三维测量工具.GPS CORS系统是GPS的连续运行参考站,是在一个城市、一个地区、或一个国家范围内,根据要求按一定距离间隔,建立常年连续运行的若干个固定GNSS参考站,组成的网络系统.本文通过对GPSRTK测量中遇到的不同坐标系统的分析,阐明了不同坐标系统之间数据转换的本质.结合在生产中使用的GPSRTK设备,说明了WGS-84坐标系向地方坐标系转换的一般过程和注意事项;对GPSRTK测量中遇到的不同坐标系统,进行理论上和实践上的研究,达到了预期效果,掌握了中海达V8 GNSS RTK接收机在GPSRTK测量中的使用问题.【期刊名称】《北京测绘》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】4页(P84-87)【关键词】CORS;GPS;测量;坐标系统;转换【作者】袁斌【作者单位】江西荡坪钨业有限公司,江西大余341500【正文语种】中文【中图分类】P228.4由于历史的原因，我国的国家坐标系，经历了从1954年北京坐标系、1980西安坐标系和2000国家大地坐标系。

按所采用的参考椭球来分，主要为基于克拉索夫斯基椭球的1954年北京坐标系和基于IAG 75地球椭球的1980西安坐标系；根据《中华人民共和国测绘法》［1］、，经国务院批准，我国自2008年7月1日起，启用2000国家大地坐标系。

而GPS测量所采用的坐标系统是WGS－84坐标系，WGS－84坐标向地方坐标转换的本质是 WGS－84坐标向1954年北京坐标系或1980西安坐标系的转换。

因此在实际工作中我们经常会遇到上述三个坐标系之间的转换问题，搞清楚它们之间的转换关系是对GPS测量人员的基本要求，也是能够得到GPS准确测量结果的前题。

GPS CORS系统是GPS的连续运行参考站，是在一个城市、一个地区、或一个国家范围内，根据要求按一定距离间隔，建立常年连续运行的若干个固定GNSS参考站，组成的网络系统。

测绘中常用的坐标系统及转换方法导读：在测绘领域中，坐标系统的运用至关重要，它能够有效地描述和定位地球上各个点的位置信息。

本文将介绍测绘中常用的坐标系统及其转换方法，帮助大家更好地了解和应用于实际工作中。

一、经纬度坐标系统经纬度坐标系统是最常见的一种坐标系统，它通过经度和纬度来描述地球上任意一点的位置。

经度是指地球表面上某点与本初子午线之间的角度差，以东西向“0度”为基准，以东经为正，西经为负；纬度则是指地球表面上某点到地球赤道的角度，以南北向“0度”为基准，以北纬为正，南纬为负。

经纬度坐标系统能够提供全球范围内的位置信息，适用于大范围的测绘工作。

二、高斯-克吕格坐标系高斯-克吕格坐标系是一种局部坐标系统，它在特定地理区域内广泛应用。

该坐标系将地球表面划分为多个几何体，每个几何体都有自己的映射关系。

当我们需要对局部区域进行高精度的测绘时，常常会选用高斯-克吕格坐标系。

该坐标系能够提供相对准确的位置信息，适用于工程测绘、地方测绘等领域。

三、UTM坐标系统UTM坐标系统全称为通用横轴墨卡托投影坐标系统（Universal Transverse Mercator），它根据地球表面的椭球形状进行投影，将地球表面划分为多个投影带，每个投影带都有自己的中央经线。

UTM坐标系统的特点是误差小、操作简单，适用于中小范围的测绘工作。

UTM坐标系统广泛应用于土地测绘、城市规划等领域。

四、坐标系统的转换方法在实际测绘工作中，我们经常需要在不同的坐标系统之间进行转换。

以下介绍几种常用的坐标系统转换方法。

1. 七参数法：七参数法是一种基于旋转、平移和尺度变换的坐标系统转换方法。

它利用已知相对控制点的坐标信息，在两个坐标系统之间进行坐标转换。

这种方法适用于大范围、高精度的测绘工作。

2. 四参数法：四参数法是一种基于平移和尺度变换的坐标系统转换方法。

它通过确定两个坐标系统之间的平移和尺度变化关系，将坐标值从一个系统转换到另一个系统。

GPS测量常用的坐标系统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 Geodical System-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。

WGS-84坐标系的坐标原点位于地球的质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极方向，X轴指向BIH1984.0的启始子午面和赤道的交点，Y轴与X轴和Z轴构成右手系。

采用椭球参数为： a = 6378137m f = 1/298.2572235632.1954年北京坐标系1954年北京坐标系是我国目前广泛采用的大地测量坐标系，是一种参心坐标系统。

该坐标系源自于原苏联采用过的1942年普尔科夫坐标系。

该坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球，该椭球的参数为：a = 6378245m f = 1/298.3.我国地形图上的平面坐标位置都是以这个数据为基准推算的。

3.地方坐标系（任意独立坐标系）在我们测量过程中时常会遇到的如一些某城市坐标系、某城建坐标系、某港口坐标系等，或我们自己为了测量方便而临时建立的独立坐标系。

三、坐标系统的转换在工程应用中使用GPS卫星定位系统采集到的数据是WGS-84坐标系数据，而目前我们测量成果普遍使用的是以1954年北京坐标系或是地方（任意）独立坐标系为基础的坐标数据。

因此必须将WGS-84坐标转换到BJ-54坐标系或地方（任意）独立坐标系。

目前一般采用布尔莎公式（七参数法）完成WGS-84坐标系到北京54坐标系的转换，得到北京54坐标数据。

XBJ54=XWGS84+ KXWGS84+Δx+YWGS84ξZ＂/ρ＂－ＺＷＧＳ84ξＹ＂/ρ＂YBJ54=YWGS84+ KYWGS84+ΔY-XWGS84ξZ＂/ρ＂+ＺＷＧＳ84ξX＂/ρ＂ZBJ54=ZWGS84+ KZWGS84+ΔZ+XWGS84ξY＂/ρ＂－ＺＷＧＳ84ξX＂/ρ＂四、坐标系的变换同一坐标系统下坐标有多种不同的表现形式，一种形式实际上就是一种坐标系。