手持GPS三参数计算方法
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如何设置手持G PS相关参数及全国各地坐标转换参数一、如何设置手持GPS相关参数(一)手持GPS的主要功能手持GPS,指全球移动定位系统,是以移动互联网为支撑、以GPS智能手机为终端的GIS系统,是继桌面Gis、WebGis之后又一新的技术热点。
目前功能最强的手持GPS,其集成GPRS通讯、蓝牙技术、数码相机、麦克风、海量数据存储、USB/RS232端口于一身,能全面满足您的使用需求。
主要功能:移动GIS数据采集、野外制图、航点存储坐标、计算长度、面积角度(测量经纬度,海拔高度)等各种野外数据测量;有些具有双坐标系一键转换功能;有些内置全国交通详图,配各地区地理详图,详细至乡镇村落,可升级细化。
(二)手持GPS的技术参数因为GPS卫星星历是以WGS84大地坐标系为根据建立的,手持GPS单点定位的坐标属于WGS84大地坐标系。
WGS84坐标系所采用的椭球基本常数为:地球长半轴a=6378137m;扁率F=1/298.257223563。
常用的北京54、西安80及国家2000公里网坐标系,属于平面高斯投影坐标系统。
北京54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:地球长半轴a=6378245m;扁率F=1/298.2。
西安80坐标系,其椭球的参数为:地球长半轴a=6378140m;扁率F=1/298.257。
国家2000坐标系,其椭球的参数为:地球长半轴a=6378137m;扁率F=1/298.298.257222101。
(三)手持GPS的参数设置要想测量点位的北京54、西安80及国家2000公里网高精度坐标数据,必须学习坐标转换的基础知识,并分别科学设置手持GPS的各项参数。
首先,在手持式GPS接收机应用的区域内(该区域不宜过大),从当地测绘部门收集1至两个已知点的北京54、西安80或国家2000坐标系统的坐标值;然后在对应的点位上读取WGS84坐标系的坐标值;之后采用《万能坐标转换》软件,可计算出DX、DY、DZ的值。
常用手持式GPS三参数计算[摘要]GPSD定位技术已经被广泛应用,但由于GPS观测是基于以地球质点为原点的空间直角坐标系,而对于国内采样的北京54坐标系或西安80坐标系而言,就需要解决如何将WG84坐标转换为北京54坐标系或西安80坐标系的问题。
[关键字]GPS 坐标转换三参数1 前言作为尖端技术GPS,能方便快捷性地测定出点位坐标,无论是操作上还是精度上,比全站仪等其他常规测量设备有明显的优越性,能够满足国土资源调查、土地利用更新、遥感监测、海域使用权清查等工作的应用。
在一般情况下,我们使用的是1954年北京坐标系或1980年西安坐标系(以下分别简称54系和80系),而GPS测定的坐标是WGS-84坐标系坐标,需要进行坐标系转换。
对于非测量专业的工作人员来说,虽然GPS定位操作非常容易,但坐标转换则难以掌握。
就地质行业来说实际野外主要应用的是WG84坐标系转换为北京54 坐标系。
由此可见,必须将WGS-84坐标进行坐标系转换才能供标图使用。
坐标系之间的转换一般采用七参数法或三参数法,其中七参数为X平移、Y平移、Z平移、X旋转、Y旋转、Z旋转以及尺度比参数,若忽略旋转参数和尺度比参数则为三参数方法,三参数法为七参数法的特例。
在实际工作中我们常用的是平面直角坐标,是否可以跳过空间直角坐标系,省略复杂的运算,进行简单转换呢?为此,笔者进行了长期的实践,证明是可行的。
其在原理是:不把GPS所测定的WGS-84坐标当作WGS-84坐标,而是当作具有一定系统性误差的54系坐标值,然后通过国家已知点纠正,消除该系统误差。
我们暂把该方法称作坐标改正法,本文结合HDS2003数据处理软件包中对WG84坐标系转换为54 坐标系的转换方法做详细的叙述!在HDS2003数据处理软件包中,(1)启动“坐标转换”即如图1画面WGS84坐标输入相应位置,“坐标转换”处选“七参数转换”其它如图所选,点下面“坐标转换”北京54坐标就计算出来了。
如何设置手持GPS相关参数及全国各地坐标转换参数、如何设置手持GPS相关参数(一)手持GPS的主要功能手持GPS,指全球移动定位系统,是以移动互联网为支撑、以GPS 智能手机为终端的GIS系统,是继桌面Gis、WebGis之后又一新的技术热点。
目前功能最强的手持GPS,其集成GPRS通讯、蓝牙技术、数码相机、麦克风、海量数据存储、USB/RS232端口于一身,能全面满足您的使用需求。
主要功能:移动GIS数据采集、野外制图、航点存储坐标、计算长度、面积角度(测量经纬度,海拔高度)等各种野外数据测量;有些具有双坐标系一键转换功能;有些内置全国交通详图,配各地区地理详图,详细至乡镇村落,可升级细化。
(二)手持GPS的技术参数因为GPS卫星星历是以WGS84大地坐标系为根据建立的,手持GPS单点定位的坐标属于WGS84大地坐标系。
WGS84坐标系所采用的椭球基本常数为:地球长半轴a=6378137m;扁率F=1 / 298.257223563。
常用的北京54、西安80及国家2000公里网坐标系,属于平面高斯投影坐标系统。
北京54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:地球长半轴a=6378245m;扁率F=1/298.2。
西安 80坐标系,其椭球的参数为:地球长半轴a=6378140m ;扁率F=1 /298.257。
国家2000坐标系,其椭球的参 数为:地球长半轴 a=6378137m ;扁率 F=1 /298.298.257222101。
(三)手持GPS 的参数设置要想测量点位的北京 54、西安80及国家2000公里网高精度坐 标数据,必须学习坐标转换的基础知识,并分别科学设置手持GPS 的各项参数。
首先,在手持式GPS 接收机应用的区域内(该区域不宜过大), 从当地测绘部门收集 1至两个已知点的北京 54、西安80或国家2000坐标系统的坐标值;然后在对应的点位上读取WGS84坐标系的坐标值;之后采用《万能坐标转换》软件,可计算出DY 、DZ 的值。
手持GPS坐标系统转换参数求解方法摘要:GPS测量成果为WGS- 84坐标系下的成果, 实用中需将其转换到地方实用坐标系, 即转换到我国广泛采用的1954年北京坐标系或1980年西安坐标系,本文结合实例,简要阐述手持GPS坐标系统转换参数的求解方法。
关键词:手持GPS,坐标系统转换,参数求解手持GPS主要利用的卫星星历是以WGS-84坐标系为根据建立的,使用的坐标系统是WGS-84坐标系统,而我们日常使用的地图资料大部分都属于1954年北京坐标系或1980年国家大地坐标系。
由于不同的坐标系统地球椭球参数都不一样,它们之间存在着平移和旋转的关系,因此,我们在工作中必须将WGS-84坐标系转换成1954年北京坐标系或1980年国家大地坐标系,求解出坐标系之间的转换参数。
手持GPS一般内部设置五个转换参数,只要计算出五个参数(DX,DY,DZ,DA,DF),并在仪器中输入这五个参数即可完成了坐标转换工作。
1 参数求解方法1.1 收集测区高等级控制点资料并测定其WGS-84坐标在测区内寻找三个以上的高等级控制点,精度越高越好,要求视野开阔,卫星信号强,周围无电磁波干扰,无多路径效应或者较弱。
在当场测定其在WGS-84坐标系统下大地坐标(B,L)和大地高H,并收集控制点的坐标信息,包括1954年北京坐标系或1980年国家大地坐标系下的平面直角坐标(x ,y),大地坐标(B,L),高程h,和高程异常值ξ。
1.2 计算三维直角坐标对于对于同一空间点,大地坐标系与空间直角坐标系有下列转换关系:式(1)中:N = A/ (1 – E2sinB2) 1/ 2 ,1954年北京坐标系与1980年国家大地坐标系的大地高H= h +ξ,X、Y、Z为大地坐标系中的三维直角坐标,A为大地坐标系对应椭球之长半轴,为大地坐标系对应第一偏心率,F为大地坐标系对应之扁率,N 为该点的圆曲率半径。
根据实地测量得到的WGS-84坐标系下的(B,L,H)和收集到的1954年北京坐标系或1980年国家大地坐标系下的大地坐标(B,L,H)代入(1)式分别计算出两个坐标系统下的三维直角坐标X1,Y1,Z1和X2,Y2,Z2。
基本原理概述GPS卫星星历是以WGS-84大地坐标系为根据而建立的,所以手持式GPS使用的坐标系统是WGS-84坐标系统。
目前,市面上出售的手持GPS所使用的坐标系统基本都是WGS-84坐标系统,而我们使用的地图资源大部分都属于1954年北京坐标系或1980年西安国家大地坐标系。
不同的坐标系统给我们的使用带来了困难,于是就出现了如何把WGS-84坐标转换到1954北京坐标系或1980西安国家大地坐标系上来的问题。
大家知道,不同坐标系之间存在着平移和旋转的关系,要使手持GPS所测量的数据转换为自己需要的坐标,必须求出两个坐标系(WGS-84和北京54坐标系或西安80坐标系)之间的转换参数。
因此,如果您最后希望得到的不是WGS-84坐标系数据,必须进行坐标转换,输入相应的坐标转换参数。
只要用户计算出五个转换参数(DX、DY、DZ、DA、DF)并按提示输入GPS中,即可在GPS仪器上自动进行坐标转换,得出该点对应的北京54坐标系(或西安80坐标系)的坐标值。
下面以北京54坐标系为例,求手持GPS接收机坐标转换五个参数的方法。
一.收集应用区域内高等级控制点资料在应用手持GPS接收机取土的区域内(如一个县)找出三个(或以上)分布均匀的等级点(精度越高越好)或GPS“B”级网网点,点位最好是周围无电磁波干扰,视野开阔,卫星信号强。
到当地的测绘管理部门(如:本地测绘局、测绘院)抄取这些点的北京54坐标系的高斯平面直角坐标(x、y),高程h 和WGS-84坐标系的大地经纬度(B、L),大地高H。
二.求坐标转换参数将上述获得的控制点的坐标数据提供给技术支持单位北京合众思壮公司各地分公司相关负责人求解出坐标转换参数,或者获取转换软件自己进行转换。
转换参数求出后按提示输入手持型GPS中。
只需经过这样一次设置,以后所有在该区域内测土时GPS所读出的坐标就为该点的北京54坐标值了。
三.参数检验DX、DY、DZ、DA、DF五个转换参数求出后,必须按提示分别输入手持GPS中,同时输入测区中央子午线经度。
手持GPS三参数计算方法
南方测绘石家庄工程项目部靳超
新机拿到手之后,设计方都给提供一个投影参数,这对于要求不高的一般用户来说基本可以满足工作需要,而对于一些专业用户来说,就要自己来测算参数。
一般型号的导航型手持GPS自定义坐标系统(User)投影参数设置界面都提供了五个变量(△X、△Y、△Z、△A、△F)需要设置,而实际工作中,后两个参数(△A、△F)针对某一坐标系统来说为固定参数(北京54坐标系△A=-108、△F=0.0000005西安80△A=-3、△F=0),无需改动,需要自己测算的参数主要为前三个(△X、△Y、△Z),一般称为三参数。
测算三参数的基本方法是,首先在已知控制点上测量一个稳定的WGS-84大地坐标(BLH)值,然后,运用专用测量程序既可算出一个三参数来。
三参数计算出来后,将其输入GPS中再到已知控制点上观测比对,最好再到另一已知控制点上观测检校,如比对检校差值在规定允许误差范围之内,既可运用于实际工程测量工作。
一般来说,只要到一新工区或工程点间距较远(数十至上百公里以外)都要到已知控制点上重新进行观测比对检校,没有问题才能进行实际工作。
三参数的求取步骤如下:
一、获取已知点的经纬度
利用手持GPS到一个已知控制点上测量一个稳定(即精度比较高)的WGS84大地坐标(即B,L,H),也就是在手持GPS中将坐标系设置为:WGS84坐标系,显示格式为:经纬度格式。
每种手持机设置的位置有所不同,请参阅说明书进行操作。
二、计算转换参数
一般手持机参数为:△X、△Y、△Z、△A、△F。
△A、△F在北京54和西安80为固定值,我们主要计算:△X、△Y、△Z,即三参数。
我们使用COORD4.1(在此,感谢软件的作者:Jerry , 注意网上有其它版本的软件,某些功能可能有错误,如4.2版本)软件来自己求三参数。
打开软件如图
1.设置投影参数
坐标转换->投影参数
输入当地的中央子午线,不确定或不知如何判断时可咨询南方测绘当地技术人员,其它可根据忽略。
2.计算转换参数
坐标转换->计算三参数
在软件下方选择好椭球基准,左为WGS84坐标系,右为我们实际使用的坐标系。
3.查看转换参数
坐标转换->七参数设置
上一次的计算结果就保存在此界面中的,前三项即为所求出△X、△Y、△Z。
4.设置手持机GPS
找到手持GPS中设置坐标系的地方,需要设置以下几项:
A.坐标系:实际所使用的坐标系(如北京54)
B.显示格式:坐标格式(xyz)
C.输入中央子午线、△X、△Y、△Z、△A、△F
三、总结
一般新购买的手持机或到新测区使用时,都需要重新求取转换参数,因为每个地方的参数都不是一样的,当需要尽可能高的精度的时候,就必需求取此转换参数。
此种方法只适用于简宜型手持机或低精度手持机使用,在某此手持机中要求输入七参数,利手这个软件也是可以求取的,只不过求取七参数需要用到三个以上的已知点而也。
针对于高精度的手持机,如南方测绘的S750、S750G2等设备,单点精度都在20CM左右,大多它们的转换参数可直接利用手持机中自带的软件求取,相对于比较方便。