浅谈GPS测量中的坐标系统及其转换

GPS测量仪坐标系转换引言全球定位系统（GPS）已经成为现代导航和地理信息系统中不可或缺的工具。

GPS测量仪是一种用于测量地球上任意位置坐标的设备。

由于不同的应用场景可能采用不同的坐标系，因此进行坐标系转换是十分重要的。

本文将介绍GPS测量仪坐标系的基本概念，并详细解释如何进行坐标系转换。

GPS测量仪坐标系GPS测量仪使用的坐标系是地理坐标系（WGS84坐标系）。

地理坐标系是一个以地球椭球体为基准的三维坐标系，用于描述地球上任意点的位置。

在地理坐标系中，经度用角度表示地球表面上的东西方位置，纬度用角度表示地球表面上的南北方位置，高程用米表示。

然而，实际应用中，我们可能需要将GPS测量仪的坐标转换到其他坐标系，比如在地图上显示。

坐标系转换方法进行GPS测量仪坐标系转换，需要使用一些数学公式和算法。

以下是一种常用的坐标系转换方法：1.将GPS测量仪的地理坐标系坐标转换为空间直角坐标系坐标：–首先，将经度和纬度转换为弧度表示。

–使用大地测量学的球体模型，根据经度、纬度和高程计算空间直角坐标系坐标。

2.将空间直角坐标系坐标转换为其他坐标系：–如果需要将坐标转换到平面坐标系（如高斯-克吕格投影），可以使用相应的投影算法进行转换。

–如果需要将坐标转换到其他地理坐标系（如北京54坐标系），可以使用坐标转换参数进行转换。

3.进行坐标精度处理：–针对具体应用场景，根据精度要求对转换后的坐标进行处理，如四舍五入或截断小数位数。

实际应用举例下面我们以将GPS测量仪坐标转换为高斯-克吕格投影坐标系为例进行示范。

假设我们有一个GPS测量仪获取到的地理坐标为：经度为118.8077°，纬度为31.8885°，高程为20.5米。

现在我们需要将其转换为高斯-克吕格投影坐标，可以按照以下步骤进行坐标系转换：1.将经度和纬度转换为弧度。

在计算中，需要将角度转换为弧度表示。

换算公式为：弧度 = 角度* (π/180)。

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。

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。

学院：武汉大学班级学号： 7学生姓名：程卫旗指导教师：黄声享武汉大学摘要GPS( Global Positioning System) 测量具有全天候、快速、经济等诸多优点,但是长期以来,工程应用领域只是利用了GPS 测量中的平面位置信息,浪费掉了高程信息,也就是没有充分利用并开发GPS 资源。

如果GPS 水准方法在一定范围内可替代低等级几何水准测量,不仅可以获得可观的经济效益,而且也为通过GPS 测量确定大地水准面的研究提供了参考。

因此, GPS 测定正常高的研究具有一定的科学价值及现实意义。

GPS观测数据经处理后，可以得到两点间基线向量及高精度大地高差，若已知一点大地高，便可求得全网任一点的大地高。

大地高是以椭球面为基准的高程系统，而我国采用的是以似大地水准面为基准的正常高系统，因此，需将大地高转换为正常高。

关键词：GPS,高程系统转换- 1 -目录1 绪论........................................ 错误！未定义书签。

1.1引言 .................................... 错误！未定义书签。

1.2GPS全球定位系统简介 .................... 错误！未定义书签。

1.3GPS系统发展现状 ........................ 错误！未定义书签。

1.4我国高程系统现状........................ 错误！未定义书签。

1.5GPS高程转换概况 ........................ 错误！未定义书签。

1.6本论文所研究的内容...................... 错误！未定义书签。

2 高程基准起算面及其相互关系.................. 错误！未定义书签。

2.1平均海平面与高程基准面.................. 错误！未定义书签。

2.2大地水准面与似大地水准面................ 错误！未定义书签。

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测量中的坐标系统及其转换摘要:在GPS测量中通常采用两类坐标系统,一类是在空间固定的坐标系统,另一类是与地球体相固联的坐标系统,也称固定坐标系统。

如:WGS-84世界大地坐标系和1980年西安大地坐标系。

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,因此在GPS测量中得到了广泛的应用。

关键词:GPS;测量1 坐标系统的介绍1.1 WGS-84坐标系统WGS-84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统,是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目前所使用的坐标系统。

WGS-84坐标系的坐标原点位于地球的质心,Z轴指向BIHl984.0定义的协议地球极方向,X轴指向BIHl984.0的起始子午面和赤道的交点,Y轴与X轴和Z轴构成右手系。

WGS-84系所采用椭球参数为:a=6378138m;f=1/298.257223563。

1.2 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。

该坐标系源自于原苏联采用过的1942年普尔科夫坐标系。

建国前,我国没有统一的大地坐标系统,建国初期,在苏联专家的建议下,我国根据当时的具体情况,建立起了全国统一的1954年北京坐标系。

该坐标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。

该椭球并未依据当时我国的天文观测资料进行重新定位。

而是由前苏联西伯利亚地区的一等锁,经我国的东北地区传算过来的,该坐标的高程异常是以前苏联1955年大地水准面重新平差的结果为起算值,按我国天文水准路线推算出来的,而高程又是以1956年青岛验潮站的黄海平均海水面为基准。

1.3 1980年西安坐标系1980年西安坐标系的原点位于我国的中部,陕西西安市的附近。

椭球的短轴平行于由地球质心指向我国地极原点JYD1968。